JP2002118318A - Molecular fluorine laser system and method for controlling bandwidth thereof - Google Patents

Molecular fluorine laser system and method for controlling bandwidth thereof

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JP2002118318A
JP2002118318A JP2001256484A JP2001256484A JP2002118318A JP 2002118318 A JP2002118318 A JP 2002118318A JP 2001256484 A JP2001256484 A JP 2001256484A JP 2001256484 A JP2001256484 A JP 2001256484A JP 2002118318 A JP2002118318 A JP 2002118318A
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laser
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gas mixture
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Klaus Vogler
フォグラー クラウス
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Lambda Physik AG
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a more compact, economical fluorine module laser system which emits a beam around 157 nm having a power and a narrow band width necessary for application processing. SOLUTION: The molecular fluorine (F2) laser system comprises a seed oscillator and a power amplifier 14. The seed oscillator includes a laser tube including multiple electrodes therein which are connected to a discharge circuit. The laser tube is a part of an optical resonator for generating a laser beam including the first line of multiple characteristic emission lines around 157 nm. The laser tube is filled with a gas mixture including molecular fluorine and a buffer gas. A low pressure seed radiation generating gas lamp is alternatively used. The gas mixture is at a pressure below that which results in the generation of a laser emission including the first line around 157 nm having a natural line width of less than 0.5 pm. The power amplifier 14 amplifies the power of the beam emitted by the seed oscillator to a desired power for application processing.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、約157nmを放
出する分子フッ素レーザに関し、特に放出されたレーザ
・ビームのエネルギーをアプリケーション工程のための
所望のパワーに増大させるための増幅器を後段に備えた
非常に狭い特性帯域幅(characteristic bandwidth)及
び低スペクトル純度(low spectral purity)放出分子
フッ素レーザ発振器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a molecular fluorine laser that emits light at about 157 nm, and more particularly, to an amplifier for increasing the energy of an emitted laser beam to a desired power for an application process. It relates to a very narrow characteristic bandwidth and low spectral purity emission molecular fluorine laser oscillator.

【0002】[0002]

【従来の技術】超狭帯域幅放出は、F2レーザを屈折型
光学装置投影レンズ(refractive optics projection l
ens)を157nmリソグラフィで使用可能にするため
に必要である。最近の調査が示したところによれば、正
常な動作条件下のF2レーザの場合、放出の自然帯域幅
(natural bandwidth)は約0.60±0.10pmで
ある。また、高感度の光学要素を含む特殊な共振器設計
によって、狭線幅化(linenarrowing)は約≦0.15
pmまで可能である。しかし、こうした光学狭線幅化共
振器を使用すると、出力エネルギーは≦1mJまで著し
く低下する。所望の出力エネルギー、例えば、約10m
Jを得るための1つの解決法は発振−増幅器設計を使用
することである(本出願と同じ譲受人に譲渡され引用に
よって本出願の記載に援用される米国特許出願第09/
599,130号参照)。
2. Description of the Related Art Ultra-narrow bandwidth emission uses an F 2 laser to produce a refractive optics projection lens.
ens) in order to be usable in 157 nm lithography. According to where recent survey showed, when the F 2 laser of normal operating conditions, the natural bandwidth of the emission (natural bandwidth) is about 0.60 ± 0.10pm. Also, due to the special resonator design including sensitive optical elements, linenarrowing can be reduced to about ≤0.15.
pm is possible. However, using such an optical narrowing resonator, the output energy drops significantly to ≦ 1 mJ. Desired output energy, for example, about 10 m
One solution to obtain J is to use an oscillator-amplifier design (see U.S. patent application Ser.
599, 130).

【0003】’130号特許出願で説明された有利な発
振−増幅器設計は、フォトリソグラフィのようなアプリ
ケーション工程のための所望のエネルギーで非常に狭い
帯域幅のレーザ・ビームを提供する。また、’130号
特許出願に記載の設計を使用するには、並列の2つのレ
ーザ・システム、すなわち発振器と増幅器の同期をも必
要とするが、これは高価で、大きな空間を占め、状況に
よっては信頼性を欠くことがある。予備実験が示したと
ころによれば、’130号特許出願で説明された発振−
増幅器段はアプリケーション工程にとって有利な157
nmレーザ・ビームを提供することができる。
The advantageous oscillator-amplifier design described in the '130 patent application provides a very narrow bandwidth laser beam at the desired energy for application processes such as photolithography. The use of the design described in the '130 patent application also requires two laser systems in parallel, namely the synchronization of the oscillator and the amplifier, which is expensive, takes up a lot of space, and in some situations. May lack reliability. Preliminary experiments have shown that the oscillations described in the '130 patent application-
Amplifier stage has 157 advantages for application process
nm laser beam can be provided.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
設計はまた、状況によっては、反射屈折型レンズ(cata
dioptric lens)設計を有する撮像システムと共に使用
されるF2レーザの自然帯域幅の放出を使用するシステ
ムと比較して、競争力の面で経済的に不利な解決法とな
ることもある。
However, the above design also, in some circumstances, may be catadioptric (catalytic).
dioptric lens) as compared to systems using the release of natural bandwidth of F 2 laser for use with an imaging system having a design to be an economically disadvantageous solution in terms of competitiveness.

【0005】従って、本発明の目的は、狭い帯域幅と、
アプリケーション工程のために十分なパワーとを有する
約157nmのビームを放出する、さらに小型で経済的
な分子フッ素レーザ・システムを提供することである。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a low bandwidth,
It is to provide a more compact and economical molecular fluorine laser system that emits a beam of about 157 nm with sufficient power for the application process.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の目的を考慮して、
シード発振器(seed oscillator)とパワー増幅器とを
含む分子フッ素(F2)レーザ・システムが提供され
る。シード発振器の内部には、放電回路に接続される多
数の電極を含むレーザ管が含まれる。シード放射(seed
radiation)は代替として、好適には低い圧力に維持さ
れるエキシマ・ランプによって提供されることもある。
レーザ管は、約157nmの多重特性放出輝線(multip
le characteristic emission line)の第1輝線を含む
レーザ・ビームを発生する光共振器の一部である。レー
ザ管は分子フッ素とバッファ・ガスとを含むガス混合物
によって充填されている。ガス混合物は、第1輝線を狭
線幅化するための追加狭線幅化光学構成要素なしで0.
5pm未満の自然線幅を有する約157nmの第1輝線
を含むレーザ放出を発生させる結果となる圧力より低い
圧力である。パワー増幅器は、シード発振器によって放
出されるビームのパワーをアプリケーション工程のため
に所望のパワーまで増大させる。
In view of the above object,
Molecular fluorine (F 2) laser system that includes a seed oscillator and (seed oscillator) and a power amplifier is provided. Inside the seed oscillator is included a laser tube that includes a number of electrodes connected to a discharge circuit. Seed radiation
radiation) may alternatively be provided by an excimer lamp, which is preferably maintained at a low pressure.
The laser tube has a multi-characteristic emission line (multip
part of an optical resonator that generates a laser beam that includes the first emission line of the le characteristic emission line. The laser tube is filled with a gas mixture containing molecular fluorine and a buffer gas. The gaseous mixture is 0.1 mm without additional line narrowing optics to narrow the first bright line.
A pressure lower than the pressure that results in the generation of a laser emission that includes a first emission line of about 157 nm having a natural line width of less than 5 pm. The power amplifier increases the power of the beam emitted by the seed oscillator to the desired power for the application process.

【0007】また、分子フッ素とバッファ・ガスとを含
むガス混合物によって充填される放電管と、ガス混合物
に電圧を印加するため放電回路に接続される放電チャン
バ中の多数の電極と、約157nmの多重特性放出輝線
の第1輝線を含むレーザ・ビームを発生する共振器と、
共振器によって発生されるビームのパワーをアプリケー
ション工程のための所望のパワーまで増大させるパワー
増幅器とを含む分子フッ素レーザ・システムも提供され
る。上記のガス混合物は、共振器には第1輝線の線幅を
さらに狭線幅化する追加の狭線幅化光学構成要素は含ま
れなくてもレーザ・ビームが0.5pm未満の線幅を有
する約157nmの第1輝線を含むような十分に低い全
圧(total pressure)を有する。
[0007] Also, a discharge tube filled with a gas mixture containing molecular fluorine and a buffer gas, a number of electrodes in a discharge chamber connected to a discharge circuit for applying a voltage to the gas mixture; A resonator for generating a laser beam including a first one of the multiple characteristic emission lines;
A molecular fluorine laser system is also provided that includes a power amplifier that increases the power of the beam generated by the resonator to the desired power for the application process. The above gas mixture allows the laser beam to have a line width of less than 0.5 pm, even though the resonator does not include additional line narrowing optical components that further narrow the line width of the first bright line. Having a sufficiently low total pressure to include a first emission line of about 157 nm.

【0008】さらに、分子フッ素とバッファ・ガスとを
含むガス混合物によって充填される放電管と、ガス混合
物に電圧を印加するため放電回路に接続される放電チャ
ンバ中の多数の電極と、約157nmの多重特性放出輝
線の第1輝線を含むレーザ・ビームを発生する共振器
と、共振器によって発生されるビームのパワーをアプリ
ケーション工程のための所望のパワーまで増大させるパ
ワー増幅器とを含む分子フッ素レーザ・システムが提供
される。この共振器には、約157nmの第1輝線の線
幅を狭線幅化するための少なくとも1つの狭線幅化光学
構成要素が含まれる。上記のガス混合物は、狭線幅化さ
れた第1輝線が0.2pm未満の線幅(line width)を
有するような十分に低い全圧を有する。
In addition, a discharge tube filled with a gas mixture containing molecular fluorine and a buffer gas, a number of electrodes in a discharge chamber connected to a discharge circuit for applying a voltage to the gas mixture, and about 157 nm. A molecular fluorine laser including a resonator for generating a laser beam including a first one of the multi-characteristic emission lines, and a power amplifier for increasing the power of the beam generated by the resonator to a desired power for an application process. A system is provided. The resonator includes at least one line narrowing optical component for narrowing the line width of the first bright line of about 157 nm. The gas mixture has a sufficiently low total pressure that the narrowed first bright line has a line width of less than 0.2 pm.

【0009】また、分子フッ素とバッファ・ガスとを含
むガス混合物によって充填される放電管と、ガス混合物
に電圧を印加するため放電回路に接続される放電チャン
バ中の多数の電極と、約157nmの多重特性放出輝線
の第1輝線を含むレーザ・ビームを発生するための共振
器と、放電管とガス処理ユニットとの間にガスを流すた
めの放電管に結合されるガス処理ユニットと、ガス混合
物に関連する1つかそれ以上のパラメータを制御するた
めにガス処理ユニットと放電管との間のガスの流れを制
御するプロセッサと、共振器によって発生されるビーム
のパワーをアプリケーション工程のための所望のパワー
まで増大させるパワー増幅器とを含む分子フッ素レーザ
・システムが提供される。ガス混合物は、レーザ・ビー
ムが0.5pm未満の線幅を有する約157nmの第1
輝線を含むような十分に低い全圧を有する。
Also, a discharge tube filled with a gas mixture containing molecular fluorine and a buffer gas, a number of electrodes in a discharge chamber connected to a discharge circuit for applying a voltage to the gas mixture, about 157 nm. A resonator for generating a laser beam including a first emission line of the multi-characteristic emission line; a gas processing unit coupled to the discharge tube for flowing gas between the discharge tube and the gas processing unit; and a gas mixture. A processor for controlling the flow of gas between the gas processing unit and the discharge vessel to control one or more parameters associated with the laser and the power of the beam generated by the resonator to a desired value for the application process. A molecular fluorine laser system is provided that includes a power amplifier that increases power. The gas mixture has a first beam of about 157 nm with a line width of less than 0.5 pm.
It has a sufficiently low total pressure to include the bright lines.

【0010】また、分子フッ素とバッファ・ガスとを含
むガス混合物によって充填される放電管と、ガス混合物
に電圧を印加するため放電回路に接続される放電チャン
バ中の多数の電極と、約157nmの多重特性放出輝線
の第1輝線を含むレーザ・ビームを発生する共振器と、
放電管とガス処理ユニットとの間にガスを流すための放
電管と結合されるガス処理ユニットと、ガス混合物に関
連する1つかそれ以上のパラメータを制御するためにガ
ス処理ユニットと放電管との間のガスの流れを制御する
プロセッサとを含む分子フッ素レーザ・システムが提供
される。ガス混合物は、レーザ・ビームが0.5pm未
満の線幅を有する約157nmの第1輝線を含むような
十分に低い全圧を有する。
Also, a discharge tube filled with a gas mixture containing molecular fluorine and a buffer gas, a number of electrodes in a discharge chamber connected to a discharge circuit for applying a voltage to the gas mixture, about 157 nm. A resonator for generating a laser beam including a first one of the multiple characteristic emission lines;
A gas processing unit coupled to the discharge tube for flowing gas between the discharge tube and the gas processing unit; and a gas processing unit and the discharge tube for controlling one or more parameters associated with the gas mixture. And a processor for controlling the flow of gas there between. The gas mixture has a sufficiently low total pressure that the laser beam contains a first emission line of about 157 nm with a line width of less than 0.5 pm.

【0011】また、レーザ・システムを動作させるステ
ップと、レーザ・システムの出力ビームの帯域幅を監視
するステップと、出力ビームが0.5pm未満の線幅を
有する約157nmの多重特性放出輝線の第1輝線を含
むような十分に低い所定の圧力にレーザ・システムのレ
ーザ管中のガス混合物圧力を制御するステップと、共振
器によって発生されるビームのパワーをアプリケーショ
ン工程のための所望のパワーまで増大させるために出力
ビームを増幅するステップとを含む、エキシマまたは分
子フッ素レーザ・システムの帯域幅を制御する方法も提
供される。
Also, operating the laser system, monitoring the bandwidth of the output beam of the laser system, and providing the output beam with a multi-characteristic emission line of about 157 nm having a linewidth of less than 0.5 pm. Controlling the gas mixture pressure in the laser tube of the laser system to a predetermined pressure low enough to include a single emission line; and increasing the power of the beam generated by the resonator to the desired power for the application process Amplifying the output beam to cause the excimer or molecular fluorine laser system to control the bandwidth.

【0012】さらに、レーザ・システムを動作させるス
テップと、レーザ・システムの出力ビームの帯域幅を監
視するステップと、出力ビームが0.5pm未満の線幅
を有する約157nmの多重特性放出輝線の第1輝線を
含むような十分に低い所定の圧力にレーザ・システムの
レーザ管中のガス混合物の圧力を制御するステップとを
含む、エキシマまたは分子フッ素レーザ・システムの帯
域幅を制御する方法が提供される。
In addition, operating the laser system, monitoring the bandwidth of the output beam of the laser system, and providing the output beam with a multi-characteristic emission line of about 157 nm having a linewidth of less than 0.5 pm. Controlling the pressure of the gas mixture in the laser tube of the laser system to a predetermined pressure sufficiently low to include a single emission line. You.

【0013】また、レーザ・システムを動作させるステ
ップと、出力ビームが0.5pm未満の線幅を有する約
157nmの多重特性放出輝線の第1輝線を含むような
十分に低い所定の圧力にレーザ・システムのレーザ管中
のガス混合物の圧力を制御するステップとを含む、エキ
シマまたは分子フッ素レーザ・システムの帯域幅を制御
する方法が提供される。
[0013] Also, operating the laser system includes: providing the laser beam at a predetermined pressure sufficiently low that the output beam includes a first one of a multi-characteristic emission line of about 157 nm having a line width of less than 0.5 pm. Controlling the pressure of the gas mixture in the laser tube of the system.

【0014】また、レーザ・システムを動作させるステ
ップと、ランプによって放出される放射線(radiatio
n)の帯域幅を監視するステップと、出力ビームが0.
5pm未満の線幅を有する輝線を含むような十分に低い
所定の圧力にレーザ・システムのガス・ランプ(gas la
mp)中のガス混合物の圧力を制御するステップと、ラン
プによって発生されるビームのパワーをアプリケーショ
ン工程のための所望のパワーまで増大させるためにガス
・ランプによって放出される放射線を増幅するステップ
とを含む、低圧力ガス・ランプと光増幅器とを含むエキ
シマまたは分子フッ素レーザ・ビーム発生システムの帯
域幅を制御する方法が提供される。
There is also the step of operating the laser system and the radiation emitted by the lamp.
n) monitoring the bandwidth;
The gas lamp of the laser system is brought to a sufficiently low predetermined pressure so as to contain bright lines having a line width of less than 5 pm.
mp) controlling the pressure of the gas mixture during, and amplifying the radiation emitted by the gas lamp to increase the power of the beam generated by the lamp to the desired power for the application process. A method is provided for controlling the bandwidth of an excimer or molecular fluorine laser beam generation system that includes a low pressure gas lamp and an optical amplifier.

【0015】さらに、少なくとも分子フッ素を含むガス
混合物によって充填されるシード放射線発生エキシマま
たは分子フッ素ガス・ランプ(seed radiation generat
ingexcimer or molecular fluorine gas lamp)とパワ
ー増幅器とを含む、エキシマまたは分子フッ素(F2
レーザ・システムが提供される。ガス混合物は、0.5
pm未満の自然線幅を有するシード放射線放出を発生す
る結果となる圧力より低い圧力である。パワー増幅器
は、シード放射線発生ガス・ランプによって放出される
放射線のパワーをアプリケーション工程のための所望の
パワーまで増大させる。
Furthermore, a seed radiation generating excimer or a seed radiation generat filled with a gas mixture containing at least molecular fluorine.
Excimer or molecular fluorine (F 2 ), including ingexcimer or molecular fluorine gas lamp) and power amplifier
A laser system is provided. The gas mixture is 0.5
A pressure lower than the pressure that results in the generation of seed radiation emission having a natural linewidth of less than pm. The power amplifier increases the power of the radiation emitted by the seed radiation generating gas lamp to the desired power for the application process.

【0016】また、少なくとも分子フッ素を含むガス混
合物によって充填されるシード放射線発生分子フッ素ガ
ス・ランプとパワー増幅器とを含む、分子フッ素
(F2)レーザ・システムも提供される。ガス混合物
は、0.5pm未満の自然線幅を有する輝線を含む約1
57nmのシード放射線放出を発生させる結果となる圧
力より低い圧力である。パワー増幅器は、輝線のパワー
をアプリケーション工程のための所望のパワーまで増大
させる。
There is also provided a molecular fluorine (F 2 ) laser system including a seed radiation generating molecular fluorine gas lamp and a power amplifier filled with a gas mixture containing at least molecular fluorine. The gas mixture contains about 1 luminous line having a natural line width of less than 0.5 pm.
A pressure lower than the pressure that results in the generation of a 57 nm seed radiation emission. The power amplifier increases the power of the bright line to the desired power for the application process.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】(引用による援用)以下は、ここ
で述べる以外には以下で詳細に述べられない好適実施例
の要素または特徴の代替実施例の開示として、上記の従
来技術や発明が解決しようとする課題や課題を解決する
ための手段のセクション自体で引用された参照文献に加
えて、引用によって本出願の以下の好適実施例の詳細な
説明に援用される参照文献の引用リストである。以下の
詳細な説明で述べられる好適実施例の変形を得るために
これらの参照文献の1つ、または2つかそれ以上のもの
の組み合わせが考慮され得る。さらに別の特許、特許出
願及び特許でない参照文献も本文書による説明の中で引
用され、また、下記の参照文献に関して述べられるのと
同じ効果をもって引用によって好適実施例の記載に援用
される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Incorporated by reference) The following is a summary of the above prior art and invention as a disclosure of alternative embodiments of the elements or features of the preferred embodiment that are not described in detail below except as set forth herein. In addition to the references cited in the section of the task to be solved or the means for solving the problem itself, in the cited list of references incorporated by reference into the following detailed description of the preferred embodiments of the present application: is there. One or a combination of two or more of these references may be considered to obtain variations on the preferred embodiment described in the following detailed description. Still other patents, patent applications and non-patent references are cited in the description of this document, and are incorporated by reference into the description of the preferred embodiments with the same effects as described with respect to the following references.

【0018】本出願と同じ譲受人に譲渡されている米国
特許出願第09/453,670号、第09/447,
882号、第09/317,695号、第09/51
2,417号、第09/599,130号、第09/5
98,552号、第09/695,246号、第09/
712,877号、第09/574,921号、第09
/738,849号、及び米国特許第6,154,47
0号、第6,157,662号、第6,219,368
号、第5,150,370号、第5,596,596
号、第5,642,374号、第5,559,816
号、第5,852,627号、第6,005,880
号、及び第5,901,163、及び本出願の従来技術
の説明や明細書で述べた全ての特許や特許出願及び特許
以外の参考文献、及びK.Vogler,“Advanced F2−Laser
for Microlithography:最近のマイクロリソグラフィ
用F2−レーザ”,SPIE 25th Annual International Sy
mposium on Microlithography,Santa Clara, 2000年2
月28日〜3月3日の論文集p.1515、及びヨーロッパ特
許第EP0 472 727B1。
Nos. 09 / 453,670 and 09/447, US patent applications Ser. Nos. 09 / 453,670, assigned to the same assignee as the present application.
No. 882, No. 09 / 317,695, No. 09/51
No. 2,417, No. 09 / 599,130, No. 09/5
No. 98,552, No. 09 / 695,246, No. 09 /
No. 712,877, No. 09 / 574,921, No. 09
/ 738,849 and U.S. Patent No. 6,154,47.
No. 0, No. 6,157,662, No. 6,219,368
No. 5,150,370, No. 5,596,596
No. 5,642,374, No. 5,559,816
No. 5,852,627, 6,005,880
No., and a 5,901,163, and all patents and patent applications and literature references other than patents mentioned in the description of the prior art and the specification of the present application, and K.Vogler, "Advanced F 2 -Laser
for Microlithography: Recent microlithography for the F 2 - laser ", SPIE 25th Annual International Sy
mposium on Microlithography, Santa Clara, 2000
28-March 3 Papers p. 1515 and European Patent EP 0 472 727 B1.

【0019】(好適実施例の詳細な説明)本出願で認識
されるように、F2レーザ放出の自然帯域幅は、レーザ
管中のガス圧全体(overall gas pressure)に鋭敏に依
存する(本出願と同じ譲受人に譲渡され引用によって本
出願の記載に援用される米国特許出願第09/883,
128号参照)。本出願の好適実施例によれば、レーザ
・ガスの全圧(total pressure)が、例えば(通常の動
作条件を表す)3000mbarから1500mba
r、またさらには1000mbar以下まで低下する
と、F2レーザの放出の自然帯域幅の有利な縮小が生じ
る。本出願で説明される多くの好適実施例に対する代替
実施例では、好適には低圧力の分子フッ素を含むランプ
が使用されて、狭帯域幅のシード放射線を発生する。こ
の代替実施例は約157nmの狭帯域放射線を発生する
ために使用されることがあり、また、適当な量のアルゴ
ンまたはクリプトンを含むガス混合物を有するランプを
使用することによって、それぞれ約193nmまたは約
248nmの狭帯域放射線を提供するために使用される
こともある。F2レーザの約157nmのスペクトル放
出輝線の自然または特性帯域幅は有利にもこの方法で
0.4pmに、またさらには0.2pmまたは0.1p
m以下にまで縮小される。これらの帯域幅は、0.4p
mまたはそれ未満の照射放射線(exposure radiation)
の色補正(chromatic correction)のための2つの材料
(例えば、CaF2及びBaF2)か、または0.2pm
またはそれ未満の照射放射線のための単一光学材料(例
えば、CaF2)のみかのいずれかを含む屈折光学体レ
ンズ(refractive optics lens)設計で使用される帯域
幅の範囲内である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As will be appreciated in the present application, the natural bandwidth of F 2 laser emission will depend sharply on the overall gas pressure in the laser tube (see US patent application Ser. No. 09/883, assigned to the same assignee as the application and incorporated herein by reference.
No. 128). According to a preferred embodiment of the present application, the total pressure of the laser gas is, for example, between 3000 mbar (representing normal operating conditions) and 1500 mbar.
Lowering r or even below 1000 mbar results in an advantageous reduction in the natural bandwidth of the emission of the F 2 laser. In an alternative to many of the preferred embodiments described in this application, a lamp preferably containing low pressure molecular fluorine is used to generate a narrow bandwidth seed radiation. This alternative embodiment may be used to generate a narrow band radiation of about 157 nm, and by using a lamp having a gas mixture containing an appropriate amount of argon or krypton, respectively, to about 193 nm or about 193 nm, respectively. Sometimes used to provide 248 nm narrow band radiation. The natural or characteristic bandwidth of the approximately 157 nm spectral emission line of the F 2 laser is advantageously in this way 0.4 pm, or even 0.2 pm or 0.1 pm.
m. These bandwidths are 0.4p
exposure radiation of m or less
Two materials for color correction (chromatic correction) (e.g., CaF 2 and BaF 2), or 0.2pm
Or less than the bandwidth used in refractive optics lens designs that include either only a single optical material (eg, CaF 2 ) for irradiating radiation.

【0020】この圧力低下はまた、出力エネルギーの低
下を伴い、これは10分の1またはそれ以上のエネルギ
ーの低下であることがある。従って、本出願でさらに認
識されるように、十分なエネルギーを有するビームを生
成するために増幅器が使用されることがある。本出願で
さらに認識されるように、非常に狭い帯域幅を生成する
ために通常使用される、高価で時には信頼性を欠くこと
もある光学構成要素を省略することができ、狭線幅化光
学構成要素なしで低いガス圧力のF2レーザ管から放出
されるシード放射線を第2レーザ管中で、157nmリ
ソグラフィでのアプリケーションのための所望のレベル
まで増幅することができる。増幅器によって増幅される
べきシード放射線を提供するために低圧力ランプが使用
される上述の代替実施例では、増幅器は実際には、ラン
プによって放出されるシード放射線をも、157nm、
193nmまたは248nmでリソグラフィ処理のため
に所望なパワーまで増幅する。重要な利点は、大増幅段
のためにシード放射線の役目を果たす非常に狭い線幅の
2レーザ・ガス放出を生成するために使用されるの
が、非常に簡単で、小型で、安価な低圧力放電管、また
はランプだけであるということである。さらに、所望の
場合は、このような狭線幅化光学要素(1つまたは複
数)が使用されてさらに線幅を縮小することもある。発
明者自身の測定が示したところによれば、約100μJ
のシード・エネルギーでも、増幅段で10mJまで有効
に増幅するには十分である。ごく小さな低圧力シード放
電(seeding discharge)を伴う普通には大きな寸法の
増幅レーザ・システム(amplifier laser system)であ
っても、有利にも通常の大型一段発振器自体よりそれほ
ど高価ではない。
This pressure drop also involves a reduction in output energy, which may be a tenth or more drop in energy. Thus, as will be further appreciated in the present application, an amplifier may be used to generate a beam having sufficient energy. As will be further recognized in the present application, expensive and sometimes unreliable optical components typically used to produce very narrow bandwidths can be omitted, and line narrowing optics can be eliminated. the seed radiation emitted from the F 2 laser tube of low gas pressure without components in the second laser tube, can be amplified to a desired level for the application in 157nm lithography. In the alternative embodiment described above, where a low pressure lamp is used to provide the seed radiation to be amplified by the amplifier, the amplifier will in fact also reduce the seed radiation emitted by the lamp to 157 nm,
Amplify to the desired power at 193 nm or 248 nm for lithographic processing. An important advantage is the is used to generate the F 2 laser gas emission very narrow linewidth serve seed radiation for large amplification stage, a very simple, compact, inexpensive It is a low pressure discharge tube, or just a lamp. Further, if desired, such linewidth narrowing optical element (s) may be used to further reduce linewidth. The inventor's own measurements showed that about 100 μJ
Seed energy is sufficient to effectively amplify up to 10 mJ in the amplification stage. Even a normally large size amplifier laser system with a very small low pressure seeding discharge is advantageously less expensive than a conventional large single stage oscillator itself.

【0021】本出願の1つの実施例によって、本発明の
目的は、普通は一方が狭線幅化発振器(line-narrowed
oscillator)、もう一方がパワー増幅器の役目を果たす
2つの大きなレーザを必要とする大規模で費用のかかる
取り組みを伴わずに、十分なパワーを有する、≦0.4
pmまたは≦0.2pm等の非常に狭い線幅のF2レー
ザ放出を生成することである。この好適実施例の適用に
よって、レーザ共振器中に追加の狭線幅化光学構成要素
を有することなく所望の非常に狭い帯域幅を生成する役
目を果たす通常の圧力より低い圧力で、(普通のレーザ
寸法の)強力なレーザ増幅器が上記の大きなレーザと同
じF2レーザ・ガス混合物を収容する小型で安価なレー
ザ放電管と組み合わされる。さらに、この小型で簡単な
放電管は有利にも増幅器の通常のレーザ・キャビネット
内に一体化することができる。従って、基本的には、こ
の有利な非常に狭いF2レーザ放出を十分なエネルギー
で生成するレーザ・システムが1つのシステムだけで得
られる。このようなシステムは有利にも、反射屈折型光
学投影システムのための普通の一段発振器設計と競争し
うるものである。代替実施例によれば、低減されたガス
混合物圧力を有する狭線幅化発振器が、F2レーザ放出
の157nm輝線の線幅をさらに狭線幅化するために使
用される。
According to one embodiment of the present application, it is an object of the present invention to provide a method for controlling a line-narrowed oscillator, which is typically one-sided.
oscillator), with sufficient power without large and costly efforts requiring two large lasers, the other acting as a power amplifier, ≦ 0.4
To produce a very narrow linewidth F 2 laser emission, such as pm or ≦ 0.2 pm. By applying this preferred embodiment, at a lower than normal pressure that serves to produce the desired very narrow bandwidth without having additional line narrowing optical components in the laser cavity, laser dimension) powerful laser amplifier is combined with small and inexpensive laser discharge tube for accommodating the same F 2 laser gas mixture with a large laser described above. Furthermore, this small and simple discharge tube can advantageously be integrated in the usual laser cabinet of the amplifier. Therefore, basically, a laser system that generates the beneficial very narrow F 2 lasing with sufficient energy is achieved with only one system. Such a system can advantageously compete with conventional single stage oscillator designs for catadioptric optical projection systems. According to an alternative embodiment, line narrowed oscillator having a reduced gas mixture pressure is used to further narrow linewidth line width of 157nm emission line F 2 lasing.

【0022】図1は、1〜15mJの間の、またさらに
特に好適には約10mJの典型的なエネルギーで約0.
6pm±0.1pmの自然線幅を有する選択された輝線
を含む157nmのビームを放出し、2500mbar
より高いガス混合物圧力を有する分子フッ素レーザの概
略を例示する。図1に示される発振器は、好適実施例に
より縮小された線幅で157nmのビームを生成するた
めの低減されたガス混合物圧力で動作することができ
る。
FIG. 1 shows a typical energy of between about 0.1 mJ and about 0.1 mJ, and even more preferably about 10 mJ.
Emits a 157 nm beam containing a selected bright line with a natural linewidth of 6 pm ± 0.1 pm and 2500 mbar
1 schematically illustrates a molecular fluorine laser having a higher gas mixture pressure. The oscillator shown in FIG. 1 can operate at reduced gas mixture pressure to produce a 157 nm beam with reduced linewidth according to the preferred embodiment.

【0023】図1を参照すると、普通のエネルギー・レ
ベル、例えば10mJで自然帯域幅を放出する一段F2
レーザ(発振器だけの変形)の概略が示されている。図
示されるF2レーザには、分子フッ素とバッファ・ガス
とを含むF2レーザ・ガス混合物を収容するレーザ・チ
ャンバ1が含まれる。ガス混合物は約2500〜300
0mbarの通常の圧力であってよく、また本出願の好
適実施例により低減された圧力で動作してもよい。図1
に示されるF2レーザにはまた、光学分散装置(optical
dispersion arrangement)、例えば、分散プリズムを
収容する輝線選択ユニット2が含まれるが、回折格子、
またはエタロンのような干渉計装置、または、本出願と
同じ譲受人に譲渡され引用によって本出願の記載に援用
される米国特許出願第09/715,803号及び/ま
たは第60/280,398号で説明されるような非平
行プレートを有する装置といった代替または追加の光学
装置が含まれることもある。輝線選択ユニット2は約1
57nmの多重輝線放出に対しては省略されることがあ
り、また使用される場合は、好適には約157.63n
mの主輝線を選択するよう構成される。図1に概略が示
されるF2レーザにはさらに、出力結合ミラー(output
coupler mirror)3、レーザ放電回路及び固体パルサ
(solid state pulser)4、及び高反射ミラー5が含ま
れるが、部分反射出力結合器(partially reflecting o
utput coupler)3及びHRミラー5に対する代替案が
以下に図8を参照して論じられるように備えられてもよ
い。
Referring to FIG. 1, a single step F 2 emitting a natural bandwidth at a normal energy level, eg, 10 mJ.
An outline of the laser (a variant of the oscillator only) is shown. The illustrated F 2 laser includes a laser chamber 1 containing an F 2 laser gas mixture containing molecular fluorine and a buffer gas. The gas mixture is about 2500-300
It may be at a normal pressure of 0 mbar and may operate at reduced pressure according to the preferred embodiment of the present application. FIG.
In addition, the F 2 laser shown in FIG.
dispersion arrangement, for example, includes a bright line selection unit 2 containing a dispersing prism,
Or an interferometer device such as an etalon, or US patent application Ser. Nos. 09 / 715,803 and / or 60 / 280,398, assigned to the same assignee as the present application and incorporated herein by reference. Alternative or additional optical devices may be included, such as devices with non-parallel plates as described in. Bright line selection unit 2 is about 1
May be omitted for 57 nm multiple emission emission and, if used, are preferably about 157.63 n
It is configured to select m main emission lines. The F 2 laser, schematically shown in FIG. 1, further includes an output coupling mirror (output
A coupler mirror 3, a laser discharge circuit and a solid state pulser 4, and a high-reflection mirror 5 are included, but partially reflected output couplers.
An alternative to the utput coupler 3 and the HR mirror 5 may be provided as discussed below with reference to FIG.

【0024】図2は、ガス混合物の圧力が2500〜3
000mbarであっても、約1mJの通常のエネルギ
ーで、約0.2pmといった、0.5pmより低い帯域
幅を有する選択され狭線幅化された輝線を含む157n
mビームを放出する分子フッ素レーザの概略を例示する
が、ガス混合物の圧力は本出願の好適実施例に従って低
減することができる。図2を参照すると、一段F2レー
ザ(発振器のみ)が示されている。図2に概略が例示さ
れるF2レーザには、好適には上記で図1に関して説明
されたものと同じまたは同様の、レーザ・チャンバ1、
放電回路及び固体パルサ・モジュール4、及び出力結合
器3が含まれる(好適なシステムのより詳細については
以下の図8を参照した議論を参照)。光学共振器には、
図1の設計と比較して複雑で高価な光学構成要素を含む
特殊な狭線幅化モジュール12を含む高度な光学設計が
含まれる(但し、こうした特殊な光学要素、例えば、回
折格子、エタロンの安定性は157nmで幾分低いこと
がある)。モジュール12は、選択される輝線の狭線幅
化に加えて単一輝線の輝線選択のために構成されること
があり、また約157nmの放出輝線の1つ(またはそ
れ以上)を狭線化するだけのために構成されることもあ
る。図2のシステムの共振器のビーム経路に挿入され
る、プリズムを含む多くの構成要素は、図1に示される
簡単な設計のものより大きな損失を発生する。すなわ
ち、総出力エネルギーは、狭線幅化の改善のために使用
される各要素によって低下する。
FIG. 2 shows that the pressure of the gas mixture is 2500-3.
157n including selected narrowed emission lines having a bandwidth of less than 0.5pm, such as about 0.2pm, at a typical energy of about 1mJ, even at 000mbar.
Although a schematic of a molecular fluorine laser emitting an m-beam is illustrated, the pressure of the gas mixture can be reduced according to a preferred embodiment of the present application. Referring to FIG. 2, stage F 2 laser (only oscillator) is shown. The F 2 laser, schematically illustrated in FIG. 2, preferably includes the same or similar laser chamber 1, as described above with respect to FIG.
A discharge circuit and solid pulser module 4 and an output combiner 3 are included (see discussion below with reference to FIG. 8 for more details of a suitable system). In the optical resonator,
Includes advanced optical designs that include specialized line narrowing modules 12 that include complex and expensive optical components as compared to the design of FIG. Stability may be somewhat lower at 157 nm). The module 12 may be configured for single line emission line selection in addition to the selected line narrowing, and may also narrow one (or more) of the approximately 157 nm emission lines. It may be configured just for you. Many components, including prisms, inserted into the resonator beam path of the system of FIG. 2 produce greater losses than those of the simple design shown in FIG. That is, the total output energy is reduced by each element used for improving the narrowing of the line width.

【0025】図3は、1〜15mJの間の、特に好適に
は約10mJのエネルギーで、約0.2pmといった、
0.5pmより低い帯域幅を有する選択され狭線幅化さ
れた輝線を含む157nmのビームを発生する発振−増
幅器構成を含む分子フッ素レーザの概略を例示する。図
3の装置は、図2を参照して説明されたものと同じまた
は同様であるが、図3の装置には発振器によって放出さ
れるビームのエネルギーを増大させるパワー増幅器14
が含まれる点が異なっている。
FIG. 3 shows an energy between 1 and 15 mJ, particularly preferably about 10 mJ, such as about 0.2 pm.
1 schematically illustrates a molecular fluorine laser including an oscillation-amplifier configuration that produces a 157 nm beam including a selected narrowed emission line having a bandwidth of less than 0.5 pm. The device of FIG. 3 is the same or similar to that described with reference to FIG. 2, but includes a power amplifier 14 that increases the energy of the beam emitted by the oscillator.
Is included.

【0026】図3を参照すると、F2レーザ・システム
の発振−増幅器構成(二段F2レーザ・システム)の概
略が示されている。図示される発振器には、上記で図3
を参照して説明された、レーザ・チャンバ1と、固体パ
ルサ・モジュール4を含む放電回路と、出力結合器3、
及び狭線幅化モジュール12が含まれる。狭線幅化モジ
ュール12を含む発振器の低レベルの出力エネルギー
は、分離した増幅チャンバ14と放電回路16とを含む
後続F2増幅器(following up F2 amplifier)で、例
えば1〜15mJの間の、特に好適には、リソグラフィ
のアプリケーションの場合通常の約10mJの所望のレ
ベルにまで増幅される。発振チャンバ1と増幅チャンバ
14中のガス混合物は、通常のレーザガス圧力、例えば
P=2500〜3000〜4000mbarで運転され
ることがあり、またガス圧力が、特に発振チャンバ1中
で、低減された圧力で運転されることもある。両方の個
別に設計及び最適化された放電回路4及び16(どちら
も好適には固体パルサ・モジュールを備える)は、同期
化モジュール7によって、例えば≦2μs以内に正確に
同期化される(各々本出願と同じ譲受人に譲渡され引用
によって本出願の記載に援用される米国特許第6,00
5,880号及び米国特許出願第60/204,095
号参照)。信頼性の欠ける同期化と発振器段の強い自然
放出の両方によって、図5で例示されるもののような増
幅された狭帯域信号の強いバックグラウンド放射線が生
ずることがある。すなわち、このシステム全体は、ほぼ
2つの完全なレーザ・システムを含むため非常に高価
で、非常に大きく、幾分劣ったスペクトル純度を有する
狭い線幅の出力を生成する。全体として、図3で概略が
例示されるシステムは、リソグラフィのアプリケーショ
ンのための所望のパワー、例えば10mJで狭い線幅を
達成することができるが、例えば反射屈折型レンズ・シ
ステムに自然帯域幅を使用する図1に示されるシステム
に対して競争力はないかもしれない。
Referring to FIG. 3, F 2 laser system oscillation - schematic of an amplifier arrangement (two-stage F 2 laser system) is shown. The oscillator shown in FIG.
A laser chamber 1, a discharge circuit including a solid-state pulsar module 4, and an output coupler 3,
And a line narrowing module 12. Low-level output energy of the oscillator including a line narrowing module 12, in a subsequent F 2 amplifier comprising an amplification chamber 14 which is separated from the discharge circuit 16 (following up F 2 amplifier) , for example between 1~15MJ, Particularly preferably, it is amplified to the desired level of about 10 mJ, which is usual for lithographic applications. The gas mixture in the oscillation chamber 1 and the amplification chamber 14 may be operated at normal laser gas pressures, for example P = 2,500-3000 mbar, and the gas pressure is reduced, especially in the oscillation chamber 1. Sometimes it is driven by. Both individually designed and optimized discharge circuits 4 and 16 (both preferably comprising a solid-state pulsar module) are precisely synchronized by the synchronization module 7, for example within ≦ 2 μs (each one U.S. Pat. No. 6,00,000 assigned to the same assignee as the application and incorporated herein by reference.
No. 5,880 and US patent application Ser. No. 60 / 204,095.
No.). Both unreliable synchronization and strong spontaneous emission of the oscillator stage can result in strong background radiation of the amplified narrowband signal as illustrated in FIG. That is, the entire system is very expensive because it contains almost two complete laser systems, produces a very large, narrow linewidth output with somewhat poorer spectral purity. Overall, the system schematically illustrated in FIG. 3 can achieve the desired power for lithographic applications, for example, a narrow linewidth at 10 mJ, but adds natural bandwidth to, for example, catadioptric lens systems. The system shown in FIG. 1 may not be competitive.

【0027】図4は、1〜15mJの間の、特にリソグ
ラフィ・アプリケーションの場合好適には約10mJの
エネルギーで、約0.2pmといった、0.5pmより
低い自然線幅を有する輝線を含む157nmのビームを
発生するための低ガス圧力シード発振−増幅器構成を含
む分子フッ素レーザの概略を例示する。図4を参照する
と、好適実施例による準一段増幅装置(quasi-single s
tage amplifier arrangement)が示されている。低ガス
混合物圧力を有する小型シード管(seed tube)18を
有する1つのレーザ・モジュールだけが使用される。例
えば2000mbar未満、好適には1000〜150
0mbar未満の圧力を有する低圧力シード管は、利得
レーザ・モジュール(gain laser module)(増幅器)
と同じレーザガス混合物、例えばF2(NeまたはHe
中5%):NeまたはHe=(1〜2)%:(99〜9
8)%、であるが、しかし約157.6309nmの放
出輝線の非常に狭い線幅、例えば0.5pm未満及び好
適には0.2pm未満の線幅を有するはるかに低圧力の
レーザ・ガス混合物を収容する。この放射線は、好適に
はP=2500〜4000mbar(同じガス混合物)
を有する増幅チャンバ14と放電回路20とを含む通常
の圧力増幅モジュール(pressure amplifiermodule)に
おいて、1〜15mJのレベルまで、特に好適には約1
0mJのレベルまで増幅される。非常に低圧力のシード
放射線はわずか約100μJであるので、十分に増幅す
るための100またはそれ以上の増幅率が、好適実施例
のシステムによって有利にも容易に達成可能である。低
圧力放電管またはモジュールは有利にも小型である。従
って、この小さな管18から増幅器に入るバックグラウ
ンドの放射線レベルは、図3のシステムによって発生す
るものから大きく低減される。シード管18は、例えば
増幅器放電モジュール20の独立した部分22によっ
て、通常のエキシマ放電管の予備イオン化と同様の方法
で予備放電される(pre-discharged)。このシステムは
図3の装置の同期化モジュール7なしで動作することも
できる。HRミラー24は後方へのレーザ放出を提供す
る。
FIG. 4 shows a 157 nm beam containing an emission line having a natural linewidth of less than 0.5 pm, such as about 0.2 pm, at an energy of between 1 and 15 mJ, especially for lithographic applications, preferably about 10 mJ. 1 schematically illustrates a molecular fluorine laser including a low gas pressure seeded oscillator-amplifier configuration for generating a beam. Referring to FIG. 4, a quasi-single stage amplifier according to a preferred embodiment is shown.
stage amplifier arrangement) is shown. Only one laser module with a small seed tube 18 having a low gas mixture pressure is used. For example, less than 2000 mbar, preferably 1000-150
A low pressure seed tube with a pressure of less than 0 mbar is used as a gain laser module (amplifier).
The same laser gas mixture as, for example, F 2 (Ne or He
5%): Ne or He = (1-2)%: (99-9)
8)%, but a much lower pressure laser gas mixture having a very narrow linewidth of the emission line of about 157.6309 nm, for example less than 0.5 pm and preferably less than 0.2 pm To accommodate. This radiation is preferably P = 2500-4000 mbar (same gas mixture)
In a conventional pressure amplifier module comprising an amplification chamber 14 having a pressure circuit and a discharge circuit 20, up to a level of 1 to 15 mJ, particularly preferably about 1 to 15 mJ.
It is amplified to a level of 0 mJ. Since very low pressure seed radiation is only about 100 μJ, amplification factors of 100 or more for full amplification are advantageously easily achievable with the preferred embodiment system. The low-pressure discharge vessel or module is advantageously small. Thus, the background radiation level entering the amplifier from this small tube 18 is greatly reduced from that produced by the system of FIG. The seed tube 18 is pre-discharged, for example, by a separate part 22 of the amplifier discharge module 20 in a manner similar to the pre-ionization of a conventional excimer discharge tube. This system can also operate without the synchronization module 7 of the device of FIG. The HR mirror 24 provides backward laser emission.

【0028】図5(a)及び図5(b)は、それぞれ図
3及び図4の分子フッ素レーザによって放出されるビー
ムの帯域幅とスペクトル純度の定性的な例示である。図
5(a)及び図5(b)を参照すると、図3及び図4に
示される両方の増幅器構成のスペクトル純度がそれぞれ
示されている。図5(a)で例示されるように、高圧力
で長い利得長(long gain length)(普通の寸法のレー
ザ・モジュール)の強いバックグラウンド放射線によっ
て、図3のシステムの場合は狭帯域幅放出の増幅された
出力中に強いASEバックグラウンドが発生する。
FIGS. 5A and 5B are qualitative examples of the bandwidth and spectral purity of the beam emitted by the molecular fluorine laser of FIGS. 3 and 4, respectively. Referring to FIGS. 5 (a) and 5 (b), the spectral purity of both amplifier configurations shown in FIGS. 3 and 4, respectively, is shown. As illustrated in FIG. 5 (a), due to the high pressure and long background length of the long gain length (a laser module of normal size), the system of FIG. A strong ASE background occurs in the amplified output of

【0029】それと対照的に、図5(b)は図4のシス
テムの出力を例示する。後段の増幅器に対するシード源
(seed source)の役目を果たす小型で低圧力のサブモ
ジュールは、高圧力増幅器中では狭帯域幅放出と共に増
幅されてしまうような実質的なバックグラウンドASE
放射線は放出しない。従って、図4で概略的に例示され
ている狭帯域幅放出機構のスペクトル純度は、ASEレ
ベルが無視できるほどであるので、リソグラフィ・アプ
リケーションのため有利である。
In contrast, FIG. 5 (b) illustrates the output of the system of FIG. The small, low-pressure sub-module, which acts as a seed source for the downstream amplifier, provides a substantial background ASE that can be amplified with narrow bandwidth emission in high-pressure amplifiers.
It does not emit radiation. Thus, the spectral purity of the narrow-bandwidth emission mechanism schematically illustrated in FIG. 4 is advantageous for lithographic applications because the ASE level is negligible.

【0030】図6(a)は、F2レーザが1600mb
arの低減されたガス圧力で動作し、分光計の装置関数
(apparatus function)によるデコンボリューション
(deconvolution)なしで約0.47pm未満の帯域幅
を有する際の分子フッ素レーザ放出スペクトルを定量的
に例示する。それと対照的に、図6(b)は、F2レー
ザが2500〜3000mbarのガス圧力で動作し約
1pmの帯域幅を有する際の分子フッ素レーザ放出スペ
クトルを定量的に例示する。
FIG. 6A shows that the F 2 laser is 1600 mb.
Quantitatively illustrates the molecular fluorine laser emission spectrum when operating at a reduced gas pressure of ar and having a bandwidth of less than about 0.47 pm without deconvolution by the spectrometer apparatus function. I do. In contrast, FIG. 6 (b), F 2 laser quantitatively illustrate the molecular fluorine laser emission spectrum when having a bandwidth of approximately 1pm operate at gas pressure 2500~3000Mbar.

【0031】図7は、レーザ管中のレーザ・ガス混合物
の全圧に対するF2レーザ放出の帯域幅の依存性を例示
し、ほぼ一定のフッ素−バッファ・ガス分配(partitio
n)でのレーザ・ガス混合物全圧の低下に伴う帯域幅
(つまり約157.63nmの主輝線のFWHM)の縮
小を示す。図7のグラフの測定で使用されたF2レーザ
のガス混合物は、図示されるように、約4000〜15
00mbarのガス圧力に対してF2(Ne中5%):
He=(1〜2%:99〜98%)を有していた。約4
000mbarのガス圧力の場合、帯域幅は約1.2p
mであることが観察される。約3000mbarのガス
圧力の場合は、帯域幅は約0.8pmであることが観察
される。約2000mbarのガス圧力の場合は、帯域
幅は約0.6pmであることが観察される。約1500
mバールのバス圧力の場合は、帯域幅は約0.4pmで
あることが観察される。約1000mバールのガス圧力
の場合は、帯域幅は約0.3pmであることが観察され
る。約800mバールのガス圧力の場合は、帯域幅は約
0.2pmであることが観察される。約600mバール
のガス圧力の場合は、帯域幅は約0.15pmであるこ
とが観察される。帯域幅対レーザ・ガスの全圧の関係は
非常に直線的であることが観察される。 (レーザ・システム全体の概説)図8は、好適実施例に
よる分子フッ素レーザ・システム全体の概略を例示す
る。図4に示されるシード発振器は以下説明されるもの
より一般に簡単であるが、選択される構成には以下に記
載のシステムのいくつかの細部が含まれることがあり、
一方図1〜図3のシステムは図の装置とより一般的に関
連する。図8を参照すると、エキシマまたは分子フッ素
レーザ・システムの概略が好適実施例によって示されて
いる。好適なガス放電システムは、真空紫外線(VU
V:vacuum ultraviolet)リソグラフィ・システムで使
用される分子フッ素(F2)レーザ・システムのような
VUVレーザ・システムである。例えば、TFTアニー
リング、光切除及び/またはマイクロマシニングといっ
た他の工業用アプリケーションで使用されるレーザ・シ
ステムの代替構成には、そのアプリケーションの要求を
満たすために図8に示されるシステムと同様及び/また
はそれから修正されたものとして当業者によって理解さ
れる構成が含まれる。この目的に対する、代替DUVま
たはVUVレーザ・システム及び構成要素の構成は、各
々本出願と同じ譲受人に譲渡され引用によって本出願の
記載に援用される米国特許出願第09/317,695
号、第09/130,277号、第09/244,55
4号、第09/452,353号、第09/512,4
17号、第09/599,130号、第09/694,
246号、第09/712,877号、第09/57
4,921号、第09/738,849号、第09/7
18,809号、第09/629,256号、第09/
712,367号、第09/771,366号、第09
/715,803号、第09/738,849号、第6
0/202,564号、第60/204,095号、第
09/741,465号、第09/574,921号、
第09/734,459号、第09/741,465
号、第09/686,483号、第09/715,80
3号、及び第09/780,124号、及び米国特許第
6,005,880号、第6,061,382号、第
6,020,723号、第5,946,337号、第
6,014,206号、第6,157,662号、第
6,154,470号、第6,160,831号、第
6,160,832号、第5,559,816号、第
4,611,270号、第5,761,236号、第
6,212,214号、第6,154,470号、及び
第6,157,662号で説明される。
FIG. 7 illustrates the dependence of the bandwidth of the F 2 laser emission on the total pressure of the laser gas mixture in the laser tube, with a nearly constant fluorine-buffer gas distribution (partitio).
Figure 4 shows the reduction in bandwidth (i.e., FWHM of the main emission line at about 157.63 nm) with decreasing total pressure of the laser gas mixture in n). F 2 laser gas mixture used in the measurement of the graph of Figure 7, as illustrated, about 4000-15
F 2 (5% in Ne) for a gas pressure of 00 mbar:
He = (1-2%: 99-98%). About 4
For a gas pressure of 000 mbar, the bandwidth is about 1.2 p
m is observed. At a gas pressure of about 3000 mbar, the bandwidth is observed to be about 0.8 pm. At a gas pressure of about 2000 mbar, the bandwidth is observed to be about 0.6 pm. About 1500
For a bath pressure of mbar, the bandwidth is observed to be about 0.4 pm. At a gas pressure of about 1000 mbar, the bandwidth is observed to be about 0.3 pm. At a gas pressure of about 800 mbar, the bandwidth is observed to be about 0.2 pm. At a gas pressure of about 600 mbar, the bandwidth is observed to be about 0.15 pm. It is observed that the relationship between bandwidth and total pressure of the laser gas is very linear. (Overview of Overall Laser System) FIG. 8 illustrates an overview of an overall molecular fluorine laser system according to the preferred embodiment. Although the seed oscillator shown in FIG. 4 is generally simpler than that described below, the selected configuration may include some details of the system described below,
On the other hand, the systems of FIGS. 1-3 are more generally related to the illustrated devices. Referring to FIG. 8, an outline of an excimer or molecular fluorine laser system is shown according to a preferred embodiment. A preferred gas discharge system is vacuum ultraviolet (VU)
V: A VUV laser system, such as a molecular fluorine (F 2 ) laser system used in lithography systems. For example, alternative configurations of laser systems used in other industrial applications such as TFT annealing, photoablation and / or micromachining may be similar and / or similar to the system shown in FIG. 8 to meet the requirements of that application. It includes configurations that would be understood by those skilled in the art as modified. Alternative DUV or VUV laser systems and component configurations for this purpose are disclosed in US patent application Ser. No. 09 / 317,695, each assigned to the same assignee as the present application and incorporated herein by reference.
No. 09 / 130,277, 09 / 244,55
No. 4, 09/452, 353, 09/512, 4
No. 17, No. 09/599, 130, No. 09/694,
No. 246, No. 09 / 712,877, No. 09/57
No. 4,921, No. 09 / 738,849, No. 09/7
18,809, 09 / 629,256, 09 /
No. 712,367, No. 09 / 771,366, No. 09
No./715,803, No. 09 / 738,849, No. 6
Nos. 0 / 202,564, 60 / 204,095, 09 / 741,465, 09 / 574,921,
No. 09 / 734,459, No. 09 / 741,465
No., 09 / 686,483, 09 / 715,80
No. 3,09,780,124, and U.S. Patent Nos. 6,005,880, 6,061,382, 6,020,723, 5,946,337, 6,6. No. 014,206, No. 6,157,662, No. 6,154,470, No. 6,160,831, No. 6,160,832, No. 5,559,816, No. 4,611, No. 270, 5,761,236, 6,212,214, 6,154,470, and 6,157,662.

【0032】図8に示されるシステムには一般に、固体
パルサ・モジュール104と接続される1対の主放電電
極103を有するレーザ・チャンバ102(または、熱
交換器とチャンバ102または管の中のガス混合物を循
環させるファンとを含むレーザ管)、及びガス処理モジ
ュール106が含まれる。ガス処理モジュール106は
レーザ・チャンバ102への弁接続を有しているので、
ArF、XeCl及びKrFエキシマ・レーザの場合は
ハロゲン、希ガス及びバッファ・ガス、及び好適にはガ
ス添加物が、好適には予混合された形態(premixed for
m)(本出願と同じ譲受人に譲渡される米国特許出願第
09/513,025号と、米国特許第4,977,5
73号参照、これらは各々引用によって本出願の記載に
援用される)でレーザ・チャンバに注入または充填さ
れ、F2レーザの場合はハロゲン及びバッファ・ガス、
及び何らかのガス添加物が注入または充填される。高パ
ワーのXeClレーザの場合は、ガス処理モジュールは
システム全体の中に存在することもその中に存在しない
こともある。固体パルサ・モジュール104は高電圧電
源108によって給電される。サイラトロン・パルサ・
モジュールが代替的に使用されることもある。レーザ・
チャンバ102は、共振器を形成する光学モジュール1
10及び光学モジュール112によって取り囲まれてい
る。光学モジュールには高パワーのXeClレーザの場
合好適なように、後部光学モジュール110中の高反射
共振反射器と前部光学モジュール112中の部分反射出
力結合ミラーだけが含まれることがある。光学モジュー
ル110及び112は光学装置制御モジュール114に
よって制御されるか、またはその代りに、特にKrF、
ArFまたはF2レーザが光リソグラフィ用に使用され
る場合好適なように、狭線幅化光学装置が光学モジュー
ル110、112の一方または両方に含まれる場合は、
コンピュータまたはプロセッサ116によって直接制御
される。
The system shown in FIG. 8 generally includes a laser chamber 102 (or a heat exchanger and a gas in the chamber 102 or tube) having a pair of main discharge electrodes 103 connected to a solid pulser module 104. A laser tube including a fan for circulating the mixture), and a gas processing module 106. Since the gas processing module 106 has a valve connection to the laser chamber 102,
In the case of ArF, XeCl and KrF excimer lasers, the halogen, noble and buffer gases, and preferably gas additives, are preferably in a premixed form.
m) (US patent application Ser. No. 09 / 513,025, assigned to the same assignee as the present application, and US Pat. No. 4,977,5).
73 No. See, it is injected or filled into the laser chamber at each are hereby incorporated by reference), in the case of F 2 laser halogen and buffer gas,
And some gas additives are injected or filled. For high power XeCl lasers, the gas processing module may or may not be present throughout the system. The solid pulser module 104 is powered by a high voltage power supply 108. Thyratron Pulsa
Modules may be used instead. laser·
The chamber 102 includes an optical module 1 forming a resonator.
10 and the optical module 112. The optics module may include only a high reflection resonant reflector in the rear optics module 110 and a partially reflecting outcoupling mirror in the front optics module 112, as is preferred for a high power XeCl laser. The optics modules 110 and 112 are controlled by the optics control module 114 or, alternatively, in particular KrF,
As is preferred when an ArF or F 2 laser is used for optical lithography, if line narrowing optics are included in one or both of the optical modules 110, 112,
Controlled directly by a computer or processor 116.

【0033】レーザ制御用のプロセッサ116は様々な
入力を受信し、システムの様々な動作パラメータを制御
する。診断モジュール118は、好適にはビーム・スプ
リッタ・モジュール122のような、モジュール118
の方向にビームの小さな部分を偏向させるための光学装
置を介して主ビーム120の分離された部分のパルス・
エネルギー、平均エネルギー及び/またはパワー、及び
好適には波長といった1つかそれ以上のパラメータを受
信し測定する。ビーム120は好適には撮像システム
(図示せず)及び、特にリソグラフィ・アプリケーショ
ンの場合最終的には被加工物(workpiece)(やはり図
示せず)へのレーザ出力であり、アプリケーション工程
に直接出力されることもある。レーザ制御コンピュータ
116はインタフェース124を通じてステッパ/スキ
ャナ・コンピュータ126、他の制御ユニット128及
び/または他の外部システムと通信できる。 (レーザ・チャンバ)レーザ・チャンバ102はレーザ
・ガス混合物を含み、1対の主放電電極103に加えて
1つかそれ以上の予備イオン化電極(preionization el
ectrode)(図示せず)を含む。好適な主電極103
は、光リソグラフィ・アプリケーションに対して本出願
と同じ譲受人に譲渡され引用によって本明細書の記載に
援用される米国特許出願第09/453,670号で述
べられており、例えば狭い放電幅が好適でないときは代
替的な構成にされることがある。他の電極構成は、各々
同じ譲受人に譲受された米国特許第5,729,565
号及び第4,860,300号に記載され、代替実施例
は、全て引用によって本明細書の記載に援用される米国
特許第4,691,322号、第5,535,233号
及び第5,557,629号に記載されている。好適な
予備イオン化ユニットは、各々本特許出願と同じ譲受人
に譲受された米国特許出願第09/692,265号
(特にKrF,ArF,F2 レーザに対して好適)、第
09/532,276号及び第09/247,887号
に記載されており、また、代替実施例は米国特許第5,
337,330号、第5,818,865号及び第5,
991,324号に記載されており、上記の特許及び特
許出願は全て引用によって本明細書の記載に援用され
る。 (固体パルサ・モジュール)固体またはサイラトロン・
パルサ・モジュール104と高電圧電源108は、圧縮
された電気パルス(compressed electrical pulse)中
の電気エネルギーをレーザ・チャンバ102内の予備イ
オン化及び主電極103に供給し、ガス混合物にエルネ
ギーを与える。好適なパルサ・モジュール及び高電圧電
源の構成要素は、各々本出願と同じ譲受人に譲渡され、
引用によって本出願の記載に援用される米国特許出願第
09/640,595号、第60/198,058号、
第60/204,095号、第09/432,348号
及び第09/390,146号、及び第60/204,
095号、及び米国特許第6,005,880号、第
6,226,307号及び第6,020,723号で説
明されている。他の代替パルサ・モジュールは、各々引
用によって本明細書の記載に援用される米国特許第5,
982,800号、第5,982,795号、第5,9
40,421号、第5,914,974号、第5,94
9,806号、第5,936,988号、第6,02
8,872号、第6,151,346号及び第5,72
9,562号で説明されている。
The processor 116 for laser control receives various inputs and controls various operating parameters of the system. Diagnostic module 118 is preferably a module 118, such as beam splitter module 122.
Of the separated portion of the main beam 120 via an optical device for deflecting a small portion of the beam in the direction of
One or more parameters such as energy, average energy and / or power, and preferably wavelength are received and measured. Beam 120 is preferably a laser output to an imaging system (not shown), and ultimately to a workpiece (also not shown), especially in lithographic applications, and is output directly to the application process. Sometimes. Laser control computer 116 can communicate with stepper / scanner computer 126, other control units 128, and / or other external systems through interface 124. (Laser Chamber) The laser chamber 102 contains a laser gas mixture and, in addition to a pair of main discharge electrodes 103, one or more preionization electrodes.
ectrode) (not shown). Preferred main electrode 103
Are described in US patent application Ser. No. 09 / 453,670, assigned to the same assignee as the present application for optical lithography applications and incorporated herein by reference, for example, having a narrow discharge width. If not preferred, alternative configurations may be used. Other electrode configurations are disclosed in US Pat. No. 5,729,565, each assigned to the same assignee.
And alternative embodiments are described in U.S. Pat. Nos. 4,691,322, 5,535,233 and 5, all of which are incorporated herein by reference. , 557, 629. Suitable preionization unit was assigned to the same assignee as the respective present patent application U.S. Patent Application Serial No. 09 / 692,265 (particularly suitable KrF, ArF, against F 2 laser), 09 / 532,276 No. 09 / 247,887, and an alternative embodiment is disclosed in US Pat.
Nos. 337,330, 5,818,865 and 5,
No. 991,324, and all of the above patents and patent applications are incorporated herein by reference. (Solid pulser module) Solid or thyratron
The pulsar module 104 and the high voltage power supply 108 supply the electrical energy in a compressed electrical pulse to the pre-ionization and main electrodes 103 in the laser chamber 102 to provide energy to the gas mixture. The preferred pulsar module and high voltage power components are each assigned to the same assignee as the present application,
U.S. patent applications Ser. Nos. 09 / 640,595, 60 / 198,058, which are incorporated herein by reference.
Nos. 60 / 204,095, 09 / 432,348 and 09 / 390,146, and 60/204,
095, and U.S. Patent Nos. 6,005,880, 6,226,307 and 6,020,723. Other alternative pulsar modules are disclosed in U.S. Pat.
No. 982,800, No. 5,982,795, No. 5,9
Nos. 40,421, 5,914,974, 5,94
9,806, 5,936,988, 6,02
Nos. 8,872, 6,151,346 and 5,72
No. 9,562.

【0034】レーザ・チャンバ102は、放出されたレ
ーザ放射線120の波長に対して透明な窓によって密閉
されている。この窓はブルースター窓(Brewster windo
w)のことがあり、また共振ビームの光学経路に対して
別の角度、例えば5°にアラインされることもある。窓
の1つはビームを出力結合する役目を果たすこともあ
り、またビームが出力結合される場合チャンバ102の
反対側で高反射共振反射器としての役目を果たすことが
ある。 (レーザ共振器)レーザ・ガス混合物を含むレーザ・チ
ャンバ102を取り囲むレーザ共振器には、好適には狭
線幅化されたエキシマ又は分子フッ素レーザ用狭線幅化
光学装置(line-narrowing optics)を含む光学モジュ
ール110が例えば光リソグラフィ用などのために含ま
れ、これは、狭線幅化が望ましくない(例えばTFTア
ニーリングの場合)か、または狭線幅化が前部光学モジ
ュール(front optics module)112で行われるか、
または共振器の外部のスペクトル・フィルタが使用され
るか、または出力ビームの帯域幅を狭くするために、狭
線幅化光学装置がHRミラーの前に配置される場合、レ
ーザ・システム中の高反射率ミラー等によって置き換え
ることができる。本出願の好適実施例によれば、約15
7nmの多重の輝線の1つを選択する光学装置、例え
ば、1つかそれ以上の分散プリズムまたは複屈折プレー
ト(birefringent plate)またはブロックが使用される
ことがあり、その際選択された輝線を狭線幅化する追加
の狭線幅化光学装置は省略されることがある。追加の狭
線幅化光学装置を使用せずに、0.5pmまたはそれ未
満といった狭い帯域幅で選択された輝線を生成するため
に、ガス混合物の全圧は好適には従来のシステムより低
く、例えば3bar未満である。
The laser chamber 102 is sealed by a window that is transparent to the wavelength of the emitted laser radiation 120. This window is a Brewster windo
w) and may be aligned at another angle to the optical path of the resonant beam, for example 5 °. One of the windows may serve to out-couple the beam, and may also serve as a highly reflective resonant reflector on the opposite side of the chamber 102 when the beam is out-coupled. (Laser Resonator) The laser resonator surrounding the laser chamber 102 containing the laser gas mixture preferably includes line-narrowing optics for excimer or molecular fluorine lasers having a reduced linewidth. An optical module 110 is included, for example, for optical lithography, where narrowing is undesirable (eg, in the case of TFT annealing) or narrowing is a front optics module. ) 112 or
Or, if a spectral filter external to the resonator is used, or if the narrowing optics is placed in front of the HR mirror to narrow the bandwidth of the output beam, the high It can be replaced by a reflectance mirror or the like. According to a preferred embodiment of the present application, about 15
An optical device for selecting one of the multiple emission lines of 7 nm, for example one or more dispersive prisms or birefringent plates or blocks, may be used, wherein the selected emission lines are narrowed. Additional line narrowing optics that widen may be omitted. To produce selected emission lines with a narrow bandwidth, such as 0.5 pm or less, without using additional line narrowing optics, the total pressure of the gas mixture is preferably lower than in conventional systems, For example, less than 3 bar.

【0035】すでに論じられたように、光学装置は含ま
れないか、または単に簡単で、それほど損失の大きくな
い光学的構成だけが含まれるかの何れかである。好適か
つ有利には、本発明の好適実施例はレーザ共振器中に追
加の狭線幅化光学装置を有しないか、または、λ1≒1
57.63094nmの主輝線を選択し、F2レーザに
よって自然に放出される約157nmの他のいかなる輝
線をも抑制するための輝線選択光学装置だけが含まれ
る。従って、1つの実施例では、光学モジュール110
は高反射共振ミラー(highly reflective resonator mi
rror)だけを有し、光学モジュール112は部分反射共
振反射器(partially reflective resonatorreflecto
r)だけを有する。別の実施例では、例えば、部分反射
内部表面を有し、かつ複屈折材料のブロックまたは被覆
を有するVUV透明ブロックから製造され、その何れか
が干渉及び/または複屈折によって周期的であり、かつ
λ1で最大値を、二次輝線で最小値を有する透過スペク
トル(transmission spectrum)を有する出力結合器(o
utcoupler)によって、約157nmの他の(すなわ
ち、λ1以外の)輝線の抑制が行われる。別の実施例で
は、分散プリズム(1つまたは複数)のような簡単な光
学装置が、λ1の主輝線の狭線幅化のためではなく、輝
線選択のためだけに使用されることがある。他の輝線選
択の実施例は、各々本出願と同じ譲受人に譲渡され引用
によって本出願の記載に援用される米国特許出願第09
/317,695号、第09/657,396号、及び
09/599,130号に記載されている。好適実施例
のシード・レーザ(seed laser)の有利なガス混合物圧
力によって、追加の光学装置を使用して、λ1の主輝線
のさらなる狭線幅化なしでも、例えば0.5pm未満の
狭い帯域幅が可能になる。
As already discussed, the optical device is either not included, or simply includes only a simple, less lossy optical configuration. Preferably and advantageously, the preferred embodiment of the present invention has no additional line narrowing optics in the laser cavity or λ 1 ≒ 1
Select the main emission lines of 57.63094Nm, it contains only the bright line selecting optical apparatus for also suppressing any other emission line of approximately 157nm emitted naturally by the F 2 laser. Thus, in one embodiment, the optical module 110
Is a highly reflective resonator mi
rror), and the optical module 112 has a partially reflective resonator reflector.
r) only. In another embodiment, for example, manufactured from a VUV transparent block having a partially reflective internal surface and having a block or coating of birefringent material, either of which is periodic by interference and / or birefringence, and An output combiner (o) having a transmission spectrum with a maximum at λ 1 and a minimum at the secondary emission line
by Utcoupler), other about 157 nm (i.e., other than the lambda 1) emission line suppression is performed. In another embodiment, a simple optical device, such as a dispersing prism (s), may be used only for line selection and not for line narrowing of the main line at λ 1. . Other examples of bright line selection are described in U.S. Patent Application No. 09, assigned to the same assignee as the present application and incorporated herein by reference.
Nos./317,695, 09 / 657,396 and 09 / 599,130. Due to the advantageous gas mixture pressure of the seed laser of the preferred embodiment, a narrow band of, for example, less than 0.5 pm without additional line narrowing of the main emission line of λ 1 using additional optics. The width becomes possible.

【0036】光学モジュール112は好適には、部分反
射共振反射器といった、ビーム120を出力結合する手
段が含む。さもなければビーム120は、共振器内ビー
ム・スプリッタまたは別の光学要素の部分反射表面によ
るなどによって出力結合され、光学モジュール112は
この場合高反射ミラーを含むであろう。光学装置制御モ
ジュール114は好適には、プロセッサ116からの信
号を受信及び解釈し、モジュール110、112中の再
アライメント(realignment)、ガス圧力調整、または
再構成処置(reconfiguration procedure)を開始する
ことによるなどによって、光学モジュール110及び1
12を制御する(上記の’353号、’695号、’2
77号、’554号、及び’527号特許出願参照)。 (診断モジュール)出力ビーム120の一部が光学モジ
ュール112の出力結合器を通過した後、その出力部分
は好適には、ビームの一部を診断モジュール118に向
かって偏向させるか、または別の方法で出力結合された
ビームの小さな部分が診断モジュール118に達するこ
とができるようにするための光学装置を含むビーム・ス
プリッタ・モジュール122に衝突し、一方主ビーム部
分120はレーザ・システムの出力ビーム120として
持続可能である(本発明と同じ譲受人に譲渡される米国
特許出願第09/771,013号、第09/598,
552号、及び第09/712,877号、及び米国特
許第4,611,270号参照。これらは各々引用によ
って本出願の記載に援用される)。好適な光学装置はビ
ーム・スプリッタまたは他の部分反射表面光学装置を含
む。また、光学装置には第2の反射光学装置としてミラ
ーまたはビーム・スプリッタも含まれることがある。1
つより多いビーム・スプリッタ及び/またはHRミラ
ー、及び/または二色性ミラー(dichroic mirror)
が、ビームの一部を診断モジュール118の構成要素に
向けるため使用されることがある。ホログラフ式ビーム
・サンプラ(holographic beamsampler)、透過型回折
格子、部分透過型反射回折格子、グリズム(grism)、
プリズムまたは他の屈折型、分散型及び/または透過型
光学装置(1つまたは複数)も診断モジュール118で
の検出のために主ビーム120から小さなビーム部分を
分離するために使用されることがあり、また一方では主
ビーム120の大部分が直接または撮像システムを介し
て、または別のやり方でアプリケーション工程に到達す
ることができるようにする。こうした光学装置または追
加の光学装置は、検出前に分離されたビームから、ガス
混合物中の原子フッ素からの赤色放出(red emission)
のような可視放射線(visible radiation)をフィルタ
にかけて取り除くために使用される。
The optical module 112 preferably includes a means for outcoupling the beam 120, such as a partially reflecting resonant reflector. Otherwise, beam 120 is outcoupled, such as by an intracavity beam splitter or a partially reflective surface of another optical element, and optical module 112 would then include a highly reflective mirror. The optics control module 114 preferably receives and interprets signals from the processor 116 and initiates a realignment, gas pressure adjustment, or reconfiguration procedure in the modules 110, 112. Optical modules 110 and 1
12 (the above-mentioned '353,' 695, '2
Nos. 77, '554 and' 527). Diagnostic Module After a portion of the output beam 120 passes through the output combiner of the optical module 112, the output portion preferably deflects a portion of the beam toward the diagnostic module 118, or another method. Impinges on a beam splitter module 122 that includes optics to allow a small portion of the beam output coupled to the diagnostic module 118, while the main beam portion 120 outputs the laser system output beam 120. (US patent application Ser. Nos. 09 / 771,013, 09/598, assigned to the same assignee as the present invention).
552, and 09 / 712,877, and U.S. Patent No. 4,611,270. Each of which is incorporated herein by reference.) Suitable optics include a beam splitter or other partially reflective surface optics. The optical device may also include a mirror or beam splitter as the second reflective optical device. 1
More than two beam splitters and / or HR mirrors and / or dichroic mirrors
May be used to direct a portion of the beam to components of the diagnostic module 118. Holographic beam sampler, transmission type diffraction grating, partial transmission type reflection diffraction grating, grism,
Prisms or other refractive, dispersive and / or transmissive optic (s) may also be used to separate small beam portions from main beam 120 for detection at diagnostic module 118. And on the other hand allow the majority of the main beam 120 to reach the application process directly or via an imaging system or otherwise. These or additional optics provide for the red emission from atomic fluorine in the gas mixture from the separated beam before detection.
Used to filter out visible radiation such as

【0037】出力ビーム120がビーム・スプリッタ・
モジュールを透過する一方反射ビーム部分は診断モジュ
ール118に向けられることがあり、あるいは主ビーム
120が反射され、一方小さな部分が診断モジュール1
18に透過することもある。ビーム・スプリッタ・モジ
ュールを過ぎて持続する出力結合されたビームの部分は
レーザの出力ビーム120であり、これはフォトリソグ
ラフィ・アプリケーションの場合撮像システム及び被加
工物といった工業用または実験用アプリケーションに向
かって伝播する。
If the output beam 120 is a beam splitter
The reflected beam portion while transmitting through the module may be directed to the diagnostic module 118 or the main beam 120 is reflected while the smaller portion is
18. The portion of the out-coupled beam that persists past the beam splitter module is the output beam 120 of the laser, which in the case of photolithography applications is directed towards industrial or laboratory applications such as imaging systems and workpieces. Propagate.

【0038】診断モジュール118には好適には少なく
とも1つのエネルギー検出器が含まれる。この検出器は
出力ビーム120のエネルギーに直接対応するビーム部
分の総エネルギーを測定する(引用によって本明細書の
記載に援用される米国特許第4,611,270号及び
第6,212,214号参照)。例えばプレートまたは
コーティングのような光減衰器(optical attenuator)
のような光学的構成、または他の光学装置が検出器また
はビーム・スプリッタ・モジュール122上またはその
近くに形成されて、検出器に入射する放射線の強度、ス
ペクトル分布及び/またはその他のパラメータを制御す
る(各々本出願と同じ譲受人に譲渡され引用によって本
明細書の記載に援用される米国特許出願第09/17
2,805号、第09/741,465号、第09/7
12,877号、第09/771,013号及び第09
/771,366号参照)。
The diagnostic module 118 preferably includes at least one energy detector. This detector measures the total energy of the beam portion that directly corresponds to the energy of the output beam 120 (US Pat. Nos. 4,611,270 and 6,212,214, which are incorporated herein by reference). reference). Optical attenuator, such as a plate or a coating
An optical configuration, such as, or other optical device is formed on or near the detector or beam splitter module 122 to control the intensity, spectral distribution and / or other parameters of the radiation incident on the detector. (US Patent Application Serial No. 09/17, each assigned to the same assignee as the present application and incorporated herein by reference).
No. 2,805, No. 09 / 741,465, No. 09/7
12,877, 09 / 771,013 and 09
/ 771,366).

【0039】診断モジュール118の他の構成要素の1
つは好適には監視エタロン(monitor etalon)または格
子分光計(grating spectrometer)のような波長及び/
または帯域幅検出構成要素である(各々本出願と同じ譲
受人に譲渡された米国特許出願第09/416,344
号、第09/686,483号、及び第09/791,
431号と、米国特許第4,905,243号、第5,
978,391号、第5,450,207号、第4,9
26,428号、第5,748,346号、第5,02
5,445号、第6,160,832号、第6,16
0,831号及び第5,978,394号参照、上記の
波長及び/または帯域幅検出及び監視構成要素は全て引
用によって本明細書の記載に援用される)。本明細書の
好適実施例により、帯域幅はプロセッサ116とガス処
理モジュール106とを含むフィードバックループにお
いて監視され制御される。レーザ管102中のガス混合
物の全圧は特定の帯域幅でのビーム出力を生成するため
の特定の値に制御される。
One of the other components of the diagnostic module 118
One preferably has a wavelength and / or a wavelength such as a monitor etalon or a grating spectrometer.
Or a bandwidth sensing component (US patent application Ser. No. 09 / 416,344, each assigned to the same assignee as the present application).
No. 09 / 686,483 and 09/791,
431 and U.S. Patent Nos. 4,905,243, 5,
No. 978,391, No. 5,450,207, No. 4,9
No. 26,428, No. 5,748,346, No. 5,02
No. 5,445, No. 6,160,832, No. 6,16
Nos. 0,831 and 5,978,394, all of the above wavelength and / or bandwidth detection and monitoring components are incorporated herein by reference). According to the preferred embodiment herein, the bandwidth is monitored and controlled in a feedback loop including the processor 116 and the gas processing module 106. The total pressure of the gas mixture in the laser tube 102 is controlled to a particular value to produce a beam power at a particular bandwidth.

【0040】診断モジュールの他の構成要素には、各々
本出願と同じ譲受人に譲渡され引用によって本明細書の
記載に援用される米国特許出願第09/484,818
号及び第09/418,052号でそれぞれ説明されて
いるもののようなパルス形状検出器(pulse shape dete
ctor)またはASE検出器が含まれることが可能であ
り、これにより、ガス制御及び/または出力ビーム・エ
ネルギー安定化等を行い、また以下さらに詳細に記載さ
れるように、ビーム中の増幅された自然放射(amplifie
d spontaneous emission:ASE)の量を監視してAS
Eが確実に所定のレベル未満に留まるようにする。例え
ば、本願と同じ譲受人に譲渡され、各特許文書は引用に
よって本明細書の記載に援用される米国特許第6,01
4,206号で説明されているようなビーム・アライメ
ント監視装置(beam alignment monitor)あるいは例え
ば米国特許出願第09/780,124号のビームプロ
フィール監視装置(beam profile monitor)が存在する
こともできる。 (ビーム経路エンクロージャ)特に分子フッ素レーザ・
システムの場合及びArFレーザ・システムの場合、ビ
ーム経路が光吸収性物質(photoabsorbing species)の
影響を受けないように保つなどのため、エンクロージャ
(enclosure)130がビーム120のビーム経路を密
閉する。小さなエンクロージャ132及び134がチャ
ンバ102と光学モジュール110及び112の間をそ
れぞれ密閉し、またビーム・スプリッタ122と診断モ
ジュール118の間に更にエンクロージャ136が配置
される。好適なエンクロージャは、本願と同じ譲受人に
譲渡され引用によって本明細書の記載に援用される米国
特許出願第09/598,552号、第09/594,
892号、及び第09/131,580号と、全て引用
によって本明細書の記載に援用される米国特許第6,2
19,368号、第5,559,584号、第5,22
1,823号、第5,763,855号、第5,81
1,753号及び第4,616,908号で詳細に説明
されている。 (プロセッサ制御)プロセッサまたは制御コンピュータ
116は、レーザ・システム及び出力ビームの入力また
は出力パラメータの中で特に、パルス形状、エネルギ
ー、ASE、エネルギー安定性、バースト・モード動作
の場合のエネルギーのオーバーシュート、波長、スペク
トル純度(spectral purity)及び/または帯域幅の中
のいくつかの値を受信し処理する。プロセッサ116は
また、狭線幅化モジュール(line narrowing module)
を制御して波長及び/または帯域幅またはスペクトル純
度をチューニングし、また、電源108及びパルサ・モ
ジュール104を制御して好適には移動平均パルス・パ
ワーまたはエネルギーを制御し、従って、被加工物の各
点でのエネルギー照射量が所望値付近で安定化されるよ
うにする。さらに、コンピュータ116は、様々なガス
供給源に接続されたガス供給弁を含むガス処理モジュー
ル106を制御する。オーバーシュート制御、エネルギ
ー安定性制御を提供及び/または放電への入力エネルギ
ーを監視するためのようなプロセッサ116のさらなる
別の機能は、本出願と同じ譲受人に譲渡され、引用によ
って本明細に援用される米国特許出願第09/588,
561号でさらに詳細に説明される。
Other components of the diagnostic module include US patent application Ser. No. 09 / 484,818, each assigned to the same assignee as the present application and incorporated herein by reference.
And a pulse shape detector such as those described in 09 / 418,052, respectively.
ctor) or an ASE detector, which provides gas control and / or output beam energy stabilization, etc., and as described in further detail below, Natural radiation (amplifie
d spontaneous emission (ASE)
Ensure that E remains below a predetermined level. For example, US Patent No. 6,011, assigned to the same assignee as the present application and each patent document being incorporated herein by reference.
There may also be a beam alignment monitor as described in US Pat. No. 4,206 or a beam profile monitor, for example, from US patent application Ser. No. 09 / 780,124. (Beam path enclosure)
In the case of the system and in the case of an ArF laser system, an enclosure 130 encloses the beam path of the beam 120, such as to keep the beam path unaffected by photoabsorbing species. Small enclosures 132 and 134 seal between the chamber 102 and the optical modules 110 and 112, respectively, and an additional enclosure 136 is located between the beam splitter 122 and the diagnostic module 118. Suitable enclosures are described in U.S. patent application Ser. Nos. 09 / 598,552, 09/594, assigned to the same assignee as the present application and incorporated herein by reference.
No. 892, and Ser. No. 09 / 131,580, and U.S. Pat.
No. 19,368, No. 5,559,584, No. 5,22
No. 1,823, No. 5,763,855, No. 5,81
Nos. 1,753 and 4,616,908. (Processor Control) The processor or control computer 116 includes, among other input or output parameters of the laser system and output beam, pulse shape, energy, ASE, energy stability, energy overshoot in the case of burst mode operation, Receive and process some values in wavelength, spectral purity, and / or bandwidth. Processor 116 also includes a line narrowing module.
To tune the wavelength and / or bandwidth or spectral purity, and to control the power supply 108 and the pulser module 104 to preferably control the moving average pulse power or energy, and thus The amount of energy irradiation at each point is stabilized near a desired value. Further, the computer 116 controls the gas processing module 106 that includes gas supply valves connected to various gas sources. Still other functions of the processor 116, such as to provide overshoot control, energy stability control and / or monitor input energy to the discharge, are assigned to the same assignee as the present application and are incorporated herein by reference. See U.S. Patent Application Ser.
No. 561 is described in further detail.

【0041】図8に示されるように、プロセッサ116
は好適には、固体またはサイラトロン式パルサ・モジュ
ール104及びHV電源108と個別にまたは組み合わ
せて、またガス処理モジュール106、光学モジュール
110及び/または112、診断モジュール118、及
びインタフェース124と通信する。レーザ・ガス混合
物を収容するレーザ・チャンバ102を取り囲むレーザ
共振器には、狭線幅化されたエキシマまたは分子フッ素
レーザのための狭線幅化光学装置を含む光学モジュール
110が含まれるが、これは狭線幅化が望ましくない
か、または狭線幅化が前部光学モジュール112で行わ
れるか、あるいは出力ビームの線幅を狭くするために共
振器の外部のスペクトル・フィルタが使用される場合は
レーザ・システム中の高反射率ミラー等によって置き換
えられることがある。狭線幅化光学装置のいくつかの変
形は以下で詳細に説明される。 (ガス混合物)レーザ・ガス混合物は、「新規充填」と
本明細書で呼ばれているプロセスにおいてまず最初にレ
ーザ・チャンバ102に充填される。このような処理中
で、レーザ管はレーザガスと汚染物質(contaminant)
が排気され、理想的組成の新しいガスで再充填される。
好適実施例による非常に安定したエキシマまたは分子フ
ッ素レーザ用のガス組成は、使用される個々のレーザに
応じてバッファ・ガス(buffer gas)としてヘリウムま
たはネオンまたはヘリウムとネオンの混合物を使用す
る。好適なガス組成は、各々本願と同じ譲受人に譲渡さ
れ引用によって本明細書の記載に援用される米国特許第
4,393,405号、第6,157,162号及び第
4,977,573号と米国特許出願第09/513,
025号、第09/447,882号、第09/41
8,052号、及び第09/588,561号で説明さ
れている。ガス混合物中のフッ素の濃度は0.003%
〜1.00%の範囲であり、好適には約0.1%であ
る。希ガスあるいはその他のような追加のガス添加物
が、エネルギー安定性を増大させるためやオーバシュー
ト制御のため及び/または上記で引用によって本明細書
の記載に援用された第09/513,025号特許出願
で説明されているような減衰剤(attenuator)として、
追加されてもよい。すなわち、F2レーザの場合、キセ
ノン及び/またはアルゴンの添加が使用されることがあ
る。混合物中のキセノンまたはアルゴンの濃度は0.0
001%〜0.1%の範囲である。ArFレーザの場
合、やはり0.0001%〜0.1%の濃度を有するキ
セノンまたはクリプトンの添加が使用されることがあ
る。KrFレーザの場合も、やはり0.0001%〜
0.1%の濃度を有するキセノンまたはアルゴンの添加
が使用されることがある。本出願の好適実施例は特にF
2レーザで使用することに関連しているが、ArF、K
rF、及びXeClエキシマ・レーザといった他のシス
テムのガス混合物組成に関するいくつかのガス補充操作
が説明され、その際本出願に記載の考えも有利にこれら
のシステムに組み込まれる。
As shown in FIG.
Preferably communicates individually or in combination with the solid or thyratron pulsar module 104 and the HV power supply 108 and communicates with the gas processing module 106, the optics module 110 and / or 112, the diagnostics module 118, and the interface 124. The laser cavity surrounding the laser chamber 102 containing the laser gas mixture includes an optical module 110 including line narrowing optics for a line narrowed excimer or molecular fluorine laser. Is the case where narrowing is not desired, or if narrowing is performed in the front optics module 112 or if a spectral filter external to the resonator is used to narrow the line width of the output beam May be replaced by a high reflectivity mirror or the like in the laser system. Some variations of the line narrowing optics are described in detail below. (Gas Mixture) The laser gas mixture is first filled into the laser chamber 102 in a process referred to herein as "fresh fill". During such a process, the laser tube is exposed to laser gas and contaminant
Is exhausted and refilled with a new gas of ideal composition.
The gas composition for a very stable excimer or molecular fluorine laser according to the preferred embodiment uses helium or neon or a mixture of helium and neon as a buffer gas depending on the particular laser used. Suitable gas compositions are described in U.S. Patent Nos. 4,393,405, 6,157,162 and 4,977,573, each assigned to the same assignee as the present application and incorporated herein by reference. No. and U.S. patent application Ser.
No. 025, No. 09 / 447,882, No. 09/41
8,052, and 09 / 588,561. The concentration of fluorine in the gas mixture is 0.003%
1.00%, preferably about 0.1%. Additional gas additives, such as noble gases or others, may be added to increase energy stability or control overshoot and / or 09 / 513,025, incorporated herein by reference. As an attenuator as described in the patent application,
May be added. That is, when the F 2 laser, is that the addition of xenon and / or argon is used. The concentration of xenon or argon in the mixture is 0.0
001% to 0.1%. For an ArF laser, the addition of xenon or krypton, also having a concentration of 0.0001% to 0.1%, may be used. Also in the case of KrF laser, 0.0001% ~
Addition of xenon or argon with a concentration of 0.1% may be used. The preferred embodiment of the present application is specifically F
2 Related to use with lasers, but ArF, K
Several gas replenishment operations with respect to the gas mixture composition of rF and other systems such as XeCl excimer lasers are described, wherein the ideas described in this application are also advantageously incorporated into these systems.

【0042】また、上記の構成のF2レーザの場合のガ
ス組成は、バッファ・ガスとしてヘリウム、ネオン、ま
たはヘリウムとネオンの混合物の何れかを使用する。バ
ッファ・ガス中のフッ素の濃度は好適には0.003%
〜約1.0%の範囲であり、好適には約0.1%であ
る。しかし、帯域幅を狭くするため全圧が低減される場
合は、その管内の全圧またはガス混合物中のハロゲンの
百分率濃度にもかかわらずフッ素濃度は0.1%より高
くなることがあり、例えば、1〜7mbarの間、さら
に好適には約3〜5mbarの間に維持されることがあ
る。レーザビームのエネルギー安定性、バースト制御、
及び/またはレーザ・ビームの出力エネルギーを向上さ
せるために、微量のキセノン、及び/またはアルゴン、
及び/または酸素、及び/またはクリプトン及び/また
は他のガス(’025号特許出願参照)の追加が使用さ
れることがある。混合物中のキセノン、アルゴン、酸
素、またはクリプトンの濃度は0.0001%〜0.1
%の範囲であり、好適には0.1%よりかなり低いであ
ろう。微量のガス添加物を含むいくつかの代替ガス構成
は、各々同じ譲受人に譲渡され引用によって本出願の記
載に援用される米国特許出願第09/513,025号
及び米国特許第6,157,662号に記載されてい
る。
In the case of the F 2 laser having the above-mentioned structure, the gas composition uses helium, neon, or a mixture of helium and neon as the buffer gas. The concentration of fluorine in the buffer gas is preferably 0.003%
To about 1.0%, preferably about 0.1%. However, if the total pressure is reduced to reduce the bandwidth, the fluorine concentration may be higher than 0.1% despite the total pressure in the tube or the percentage concentration of halogen in the gas mixture, for example, , Between 1 and 7 mbar, more preferably between about 3 and 5 mbar. Laser beam energy stability, burst control,
And / or a small amount of xenon and / or argon to improve the output energy of the laser beam.
Additional oxygen and / or krypton and / or other gases (see the '025 patent application) may be used. The concentration of xenon, argon, oxygen or krypton in the mixture is between 0.0001% and 0.1%.
% And preferably will be well below 0.1%. Several alternative gas configurations, including trace gas additives, are disclosed in US patent application Ser. No. 09 / 513,025 and US Pat. No. 6,157, No. 662.

【0043】好適には、バッファ・ガスとしてHeを伴
うNe中の5%のF2(5%F2 inNe with He)の混合
物が使用されるが、それより多いかまたは少ないHeま
たはNeが使用されることもある。ガスの全圧は有利に
は、レーザの帯域幅を調整するために1500〜400
0mbarの間で調整可能である。バッファ・ガスの分
圧(partial pressure)は好適には、レーザ管中の分子
フッ素の量が最適な事前選択された量から変化しないよ
うに全圧を調整するために調整される。ガス混合物中の
He及び/またはNeバッファ・ガスの減少に伴って、
帯域幅が有利にも縮小することが示される。すなわち、
レーザ管中のHe及び/またはNeの分圧はレーザ放出
の帯域幅を調整するために調整可能である。 (ガス混合物の補充)例えば100リットルのレーザ管
102のトータルガス容積に対する注入当り、希ガス−
ハライド・エキシマレーザ(rare gas-halide excimer
laser)の場合、例えば20〜60ミリリットルのバッ
ファガスと混合された例えば1〜3ミリリットルのハロ
ゲンガスのマイクロ−ハロゲン注入(micro-halogen in
jection)を含むハロゲン注入、全圧調整及びガス置換
処置は、好適には真空ポンプ、弁管路網(valve networ
k)及び1つかそれ以上のガス区画(gas compartment)
を含むガス処理モジュール106を使用して行われる。
ガス処理モジュール106はガス容器、タンク、缶(ca
nister)及び/またはボトルに接続されたガス管路を通
じてガスを受け取る。本明細書で特に説明されているも
の(下記参照)以外のいくつかの好適な代替ガス処理及
び/または補給処置は、各々本出願と同じ譲受人に譲渡
された米国特許第4,977,573号、第6,21
2,214号及び第5,396,514号及び米国特許
出願第09/447,882号、第09/418,05
2号、第09/734,459号、第09/513,0
25号、及び第09/588,561号、及び米国特許
第5,978,406号、第6,014,398号及び
第6,028,880号で説明されており、これらは全
て引用によって本明細書の記載に援用される。上記で言
及された'025号特許出願により、レーザ・システム
の内部かまたは外部のいずれかにキセノン・ガス供給源
が含まれることがある。
[0043] Preferably, mixtures of 5% F 2 (5% F 2 inNe with He) in Ne with He as a buffer gas is used, use more or fewer He or Ne it It may be done. The total gas pressure is advantageously between 1500 and 400 to adjust the bandwidth of the laser.
Adjustable between 0 mbar. The partial pressure of the buffer gas is preferably adjusted to adjust the total pressure such that the amount of molecular fluorine in the laser tube does not change from an optimal preselected amount. With decreasing He and / or Ne buffer gas in the gas mixture,
It is shown that the bandwidth is advantageously reduced. That is,
The partial pressure of He and / or Ne in the laser tube can be adjusted to adjust the bandwidth of the laser emission. (Replenishment of gas mixture) For example, noble gas-
Rare gas-halide excimer
In the case of laser, for example, micro-halogen infusion of, for example, 1 to 3 milliliters of a halogen gas mixed with 20 to 60 milliliters of a buffer gas.
halogen injection, total pressure regulation and gas displacement procedures, preferably including vacuum pumps, valve network
k) and one or more gas compartments
This is performed using a gas processing module 106 including
The gas processing module 106 includes a gas container, a tank, and a can (ca).
nister) and / or through a gas line connected to the bottle. Some suitable alternative gas treatment and / or replenishment measures other than those specifically described herein (see below) are described in US Pat. No. 4,977,573, each assigned to the same assignee as the present application. No. 6,21
Nos. 2,214 and 5,396,514 and U.S. Patent Application Nos. 09 / 447,882, 09 / 418,05.
No. 2, No. 09/734, 459, No. 09/513, 0
No. 25, and 09 / 588,561, and U.S. Pat. Nos. 5,978,406, 6,014,398 and 6,028,880, all of which are hereby incorporated by reference. Incorporated in the description of the specification. According to the '025 patent application referred to above, a xenon gas source may be included either inside or outside the laser system.

【0044】レーザ管102中のガスの放出または全圧
の低減の形態の全圧調整が行われることがある。例え
ば、全圧調整の後にハロゲン・ガスの所望の分圧以外の
ものがレーザ管102中に存在していると判定される場
合、全圧調整に続いてガス組成調整が行われることがあ
る。全圧調整はガス補充操作の後行われることもあり、
またそれは放電に対する駆動電圧の調整と組み合わせて
なされることもあるが、その駆動電圧の調整は、圧力調
整が組み合わせて行われない場合になされるより小さ
い。
A total pressure adjustment in the form of a gas release or a reduction of the total pressure in the laser tube 102 may be made. For example, if it is determined after the total pressure adjustment that a component other than the desired partial pressure of the halogen gas exists in the laser tube 102, the gas composition adjustment may be performed following the full pressure adjustment. Total pressure adjustment may be performed after gas replenishment operation,
It may also be done in combination with the adjustment of the drive voltage for the discharge, but the adjustment of the drive voltage is smaller than it would be without pressure adjustment.

【0045】ガス置換処置が行われることがあり、これ
は、上記で引用によって本出願の記載に援用される第0
9/734,459号特許出願に記載されているよう
に、例えば、だいたい数ミリリットルから50リットル
またはそれ以上であるが、しかし新規充填よりは小さい
値といった置換されるガスの量に応じて、部分、ミニま
たはマクロ・ガス置換操作と呼ばれる。一例として、直
接または、注入されるガスの量を調節する小さな区画を
含むような(’459号特許出願参照)追加の弁組立体
を通じてレーザ管102に接続されるガス処理ユニット
106には、1%のF2:99%のNeまたはHeのよ
うな他のバッファ・ガスを含む予混合ガスA(premix)
を注入するためのガス管路と、希ガス・ハライド・エキ
シマ・レーザ(rare-gas halide excimer laser)の場
合1%の希ガス:99%のバッファ・ガスを含む予混合
ガスBを注入するための別のガス管路とが含まれ、その
際、F2レーザの場合は予混合ガスBは使用されない。
全圧の追加または低減のために、すなわち、おそらくは
ハロゲン濃度を維持するためのハロゲン注入を伴って、
バッファ・ガスをレーザ管に流入させるか、または管中
のガス混合物の一部を放出可能にするために別の管路が
使用されることもある。すなわち、弁組立体を介して予
混合ガスA(及び希ガス・ハライド・エキシマ・レーザ
の場合予混合ガスB)を管102に注入することによっ
て、レーザ管102中のフッ素濃度が補充されることが
ある。次に、全圧を選択されたレベルに維持するために
注入された量に対応してある量のガスが放出される。追
加のガス混合物を注入するために追加のガス管路及び/
または弁が使用されることがある。新規充填、部分及び
ミニ・ガス置換及びガス注入処置、たとえば1ミリリッ
トルまたはそれ未満と3〜10ミリリットルの間といっ
た強化されたマイクロ・ハロゲン注入及び通常のマイク
ロ・ハロゲン注入、及び任意かつ全ての他のガス補充操
作はフィードバック・ループにおける様々な入力情報に
基づいてガス処理ユニット106とレーザ管102の弁
組立体を制御するプロセッサ116によって開始され制
御される。こうしたガス補充処置はガス循環ループ及び
/または窓交換処置と組み合わせて使用されて、ガス混
合物とレーザ管窓の両方に対する点検間隔を延長したレ
ーザ・システムを達成する。
A gas displacement procedure may be performed, which is described in Section 0, which is incorporated herein by reference.
As described in the 9 / 73,459 patent application, depending on the amount of gas to be displaced, for example from a few milliliters to 50 liters or more, but less than a fresh charge, , Called a mini or macro gas displacement operation. As an example, the gas processing unit 106 connected to the laser tube 102 either directly or through an additional valve assembly that includes a small compartment to regulate the amount of gas injected (see the '459 patent application) includes % F 2 : 99% premixed gas A containing other buffer gases such as Ne or He (premix)
For injecting a premixed gas B containing 1% rare gas: 99% buffer gas in the case of a rare-gas halide excimer laser In this case, the premixed gas B is not used in the case of the F 2 laser.
To add or reduce the total pressure, i.e., possibly with a halogen injection to maintain the halogen concentration,
Separate lines may be used to allow the buffer gas to flow into the laser tube or to allow some of the gas mixture in the tube to be released. That is, by injecting the premixed gas A (and the premixed gas B in the case of a rare gas halide excimer laser) into the tube 102 via the valve assembly, the fluorine concentration in the laser tube 102 is replenished. There is. Next, an amount of gas is released corresponding to the amount injected to maintain the total pressure at the selected level. Additional gas lines for injecting additional gas mixtures and / or
Or a valve may be used. New filling, partial and mini gas replacement and gas injection procedures, for example enhanced micro-halogen injection and normal micro-halogen injection, such as between 1 ml or less and 3-10 ml, and any and all other The gas refill operation is initiated and controlled by the processor 116 which controls the gas processing unit 106 and the valve assembly of the laser tube 102 based on various input information in the feedback loop. Such a gas replenishment procedure may be used in combination with a gas circulation loop and / or window replacement procedure to achieve a laser system with extended inspection intervals for both the gas mixture and the laser tube window.

【0046】ガス混合物中のハロゲン濃度は、本出願で
は好適な分子フッ素レーザのためにレーザ管中のハロゲ
ンの量を補充することによるガス補充操作によってレー
ザ動作中一定に維持されるので、これらのガスは、新規
充填処置の後レーザ管102中にあるのと同じ所定の比
に維持される。さらに、上述の’882号特許出願から
理解されるようにμHIのようなガス注入操作は有利に
マイクロ・ガス置換処置に修正されるので、出力レーザ
・ビームのエネルギーの増大は全圧を低減させることに
よって補償されうる。それと対照的、または代替的に、
従来のレーザ・システムは、出力ビームのエネルギーが
予め定めた所望のエネルギーになるように入力駆動電圧
を低下させることになろう。この方法で、駆動電圧はH
opt付近の小さな範囲内に維持され、一方ガス処置は
ガスを補充し、レーザ管102を通るガス混合物の出力
変化率(output rate of change)またはガス流速を制
御することによるなどで平均パルス・エネルギーまたは
エネルギー照射線量を維持するよう動作する。有利に
は、本出願に記載のガス処理により、レーザ・システム
は、平均パルス・エネルギー制御とガス補充を達成し、
かつガス混合物の寿命または新規充填の間の時間を延長
しながらHVopt付近の非常に小さい範囲内で動作する
ことができるようになる(本出願と同じ譲受人に譲渡さ
れ引用によって本出願の記載に援用される米国特許出願
第09/780,120号参照)。 (狭線幅化)特にフォトリソグラフィ・アプリケーショ
ンで使用されるレーザ・システムの実施例の狭線幅化の
特徴の一般的な説明をここで述べ、その後高いスペクト
ル純度あるいは高レベルの帯域幅(例えば、1pm未満
及び好適には0.6pmまたはそれ未満)を有する出力
ビームを提供するために本出願の好適実施例の範囲内で
使用される変形と特徴を説明するものとして引用によっ
て本出願の記載に援用される特許及び特許出願を列挙す
る。こうした例示実施例は1次輝線λ1だけを選択する
ために使用されることもあり、また輝線選択を行うと共
に追加の狭線幅化を提供するために使用されることもあ
り、また共振器が輝線選択のための光学装置と選択され
た輝線の狭線幅化のための追加の光学装置とを含み、狭
線幅化が全圧の制御(すなわち、低減)によって提供さ
れることもある(本出願と同じ譲受人に譲渡され引用に
よって本出願の記載に援用される米国特許出願第60/
212,301号参照)。光学モジュール110中に含
まれる例示の狭線幅化光学装置には、ビーム拡大器、上
記の引用によって本出願の記載に援用される第09/7
15,803号出願で説明されるようなエタロンまたは
それ以外のような任意の干渉計装置が含まれ、また回折
格子、及び代替的には1つかそれ以上の分散プリズムが
使用されることがあり、その際、屈折型または複屈折型
光学リソグラフィ撮像システムで使用されるような狭帯
域レーザの場合は、回折格子はプリズムより比較的より
高度の分散を生じるが、一般に分散プリズム(1つまた
は複数)より幾分低い効率を示す。上述のように、前部
光学モジュールには、各々同じ譲受人に譲渡され引用に
よって本出願の記載に援用される第09/715,80
3号、第09/738,849号、及び第09/71
8,809号特許出願のいずれかで説明されるような狭
線幅化光学装置が含まれることがある。
The halogen concentration in the gas mixture is kept constant during the laser operation by a gas replenishment operation by replenishing the amount of halogen in the laser tube for the preferred molecular fluorine laser in this application. The gas is maintained at the same predetermined ratio as in laser tube 102 after the new fill procedure. Further, as will be appreciated from the above-mentioned '882 patent application, gas injection operations such as μHI are advantageously modified to micro gas displacement procedures, so increasing the energy of the output laser beam reduces the total pressure. Can be compensated. In contrast, or alternatively,
Conventional laser systems will reduce the input drive voltage so that the energy of the output beam is at a predetermined desired energy. In this way, the drive voltage is H
The gas treatment is maintained within a small range around V opt , while the gas treatment replenishes the gas and averages the pulse rate, such as by controlling the output rate of change or gas flow rate of the gas mixture through the laser tube 102. Operate to maintain energy or energy exposure dose. Advantageously, with the gas treatment described in this application, the laser system achieves average pulse energy control and gas replenishment,
And operate within a very small range near the HV opt while extending the life of the gas mixture or the time between fresh fills (assigned to the same assignee as the present application and incorporated herein by reference). No. 09 / 780,120, incorporated by reference. A general description of the narrowing features of embodiments of laser systems, particularly those used in photolithography applications, is provided here, followed by high spectral purity or high levels of bandwidth (eg, Description of the present application by way of reference to illustrate the variations and features used within the preferred embodiment of the present application to provide an output beam having an output beam (less than 1 pm and preferably 0.6 pm or less). The patents and patent applications incorporated by reference are listed below. Such an exemplary embodiment may be used to select only the primary emission line λ 1, may be used to provide emission line selection and provide additional linewidth reduction, and Include optics for bright line selection and additional optics for narrowing the selected bright line, which may be provided by controlling (ie, reducing) the total pressure. (US patent application Ser. No. 60/50, assigned to the same assignee as the present application and incorporated herein by reference.
212, 301). Exemplary line narrowing optics included in optical module 110 include a beam expander, 09/07/07, which is incorporated herein by reference.
Any interferometer device such as an etalon or other as described in the '15, 803 application may be included, and a diffraction grating and, alternatively, one or more dispersive prisms may be used. In the case of narrow band lasers, such as those used in refractive or birefringent optical lithographic imaging systems, diffraction gratings produce a relatively higher degree of dispersion than prisms, but generally a dispersion prism (one or more). ) Shows somewhat lower efficiency. As noted above, the front optics modules are each assigned to the same assignee and are numbered 09 / 715,80, which are incorporated herein by reference.
No. 3, 09/738, 849, and 09/71
Linewidth narrowing optics as described in any of the 8,809 patent applications may be included.

【0047】後部光学モジュール110中に再帰反射回
折格子(retro-reflective grating)を有する代わり
に、回折格子が高反射ミラーによって置換され、より低
度の分散を分散プリズムによって生じさせるか、また代
替的には後部光学モジュール110で狭線幅化または輝
線選択が行われないこともある。全反射撮像システム
(all-reflective imaging system)を使用する場合、
レーザは、レーザの特性広帯域帯域幅(characteristic
broadband bandwidth)に依存して、0.6pmを越え
る出力ビーム線幅を有するような半狭帯域動作用に構成
されることがあり、その場合、光学装置によってか、ま
たはレーザ管中の全圧を低減することのいずれかによっ
て提供される、選択された輝線の追加的狭線幅化は使用
されないであろう。
Instead of having a retro-reflective grating in the rear optics module 110, the grating is replaced by a high-reflection mirror and a lower degree of dispersion is created by the dispersing prism, or alternatively. In some cases, line narrowing or bright line selection may not be performed in the rear optical module 110. When using an all-reflective imaging system,
Lasers are characterized by their characteristic broad bandwidth.
Depending on the broadband bandwidth, it may be configured for semi-narrowband operation with an output beam line width in excess of 0.6 pm, in which case the total pressure in the laser tube or by optics may be reduced. The additional narrowing of the selected bright line provided by any of the reductions would not be used.

【0048】光学モジュール110の上記例示の狭線幅
化光学装置のビーム拡大器には好適には1つかそれ以上
のプリズムが含まれる。ビーム拡大器には、レンズ組立
体または収束/発散レンズ対といった他のビーム拡大光
学装置が含まれることがある。回折格子または高反射率
ミラーは好適には回転可能であり、従って、共振器の受
け入れ角度(acceptance angle)内に反射される波長が
選択またはチューニングできる。あるいはまた、回折格
子、または他の光学装置(単体または複数の装置)、ま
たは狭線幅化モジュール全体が、各々本願と同じ譲受人
に譲渡され引用によって本明細書の記載に援用される第
09/771,366号特許出願及び第6,154,4
70号特許に記載されているように、圧力チューニング
される(pressure tuned)ことがある。回折格子は狭帯
域幅を達成するためビームを分散させるためと、かつ好
適にはビームをレーザ管の方向に逆反射する(retroref
lecting)ための両方の目的で使用されうる。あるいは
また、高反射率ミラーが回折格子の後に配置されて回折
格子からの反射を受け取り、リットマン構成(Littman
configuration)の回折格子の方向にビームを反射して
戻すか、または回折格子が透過型回折格子(transmissi
on grating)であってもよい。1つかそれ以上の分散プ
リズムが使用されてもよく、また1つより多いエタロン
または他の干渉装置が使用されてもよい。
The beam expander of the exemplary line narrowing optics of the optical module 110 preferably includes one or more prisms. The beam expander may include other beam expansion optics such as a lens assembly or a converging / diverging lens pair. The diffraction grating or high reflectivity mirror is preferably rotatable, so that the wavelengths reflected within the acceptance angle of the resonator can be selected or tuned. Alternatively, the diffraction grating, or other optical device (s), or the entire line narrowing module, may each be assigned to the same assignee as the present application and are incorporated by reference herein in their entirety. No./771,366 Patent Application and No. 6,154,4
As described in the '70 patent, it may be pressure tuned. The diffraction grating is used to disperse the beam to achieve a narrow bandwidth, and preferably retroreflects the beam in the direction of the laser tube.
lecting) for both purposes. Alternatively, a high reflectivity mirror is placed after the grating to receive the reflections from the grating and provide a Littman configuration.
The beam is reflected back in the direction of the diffraction grating of the configuration) or the diffraction grating is a transmissive diffraction grating.
on grating). One or more dispersing prisms may be used, and more than one etalon or other interfering device may be used.

【0049】1つかそれ以上の開口が共振器中に含ま
れ、迷光(stray light)を阻止し、共振器の発散をマ
ッチングさせる(matching)ことがある(’277号特
許出願参照)。上述のように、前部光学モジュールは狭
線幅化光学装置を含むことがあり(各々本出願と同じ譲
受人に譲渡され引用によって本出願の記載に援用される
第09/715,803号、第09/738,849号
及び第09/718,809号特許出願参照)、出力結
合要素(outcoupler element)を含むかまたはそれに追
加される。
One or more apertures may be included in the resonator to block stray light and match the divergence of the resonator (see the '277 patent application). As mentioned above, the front optics module may include line narrowing optics (09 / 715,803, each assigned to the same assignee as the present application and incorporated herein by reference). Nos. 09 / 738,849 and 09 / 718,809), including or in addition to an outcoupler element.

【0050】狭線幅化の種類と程度及び/または所望の
選択とチューニング、及び狭線幅化光学装置が内部に設
置されるべき個々のレーザに応じて、図1〜4に関して
以下に具体的に述べられるもの以外の多くの代替光学装
置構成を使用できる。この目的に対して、米国特許第
4,399,540号、第4,905,243号、第
5,226,050号、第5,559,816号、第
5,659,419号、第5,663,973号、第
5,761,236号、第6,081,542号、第
6,061,382号、第6,154,470号、及び
第5,946,337号、第5,095,492号、第
5,684,822号、第5,835,520号、第
5,852,627号、第5,856,991号、第
5,898,725号、第5,901,163号、第
5,917,849号、第5,970,082号、第
5,404,366号、第4,975,919号、第
5,142,543号、第5,596,596号、第
5,802,094号、第4,856,018号、第
5,970,082号、第5,978,409号、第
5,999,318号、第5,150,370号及び第
4,829,536号、及びドイツ国特許DE298
22 090.3号、及び本明細書の上述及び以下に述
べる特許出願のいずれもが、本明細書の好適レーザシス
テムで使用されうる狭線幅化構成を得るために参照する
ことができ、これらの特許文献は各々引用によって本出
願の明細書の記載に援用される。
Depending on the type and degree of line narrowing and / or the desired selection and tuning, and the particular laser in which the line narrowing optics is to be installed, the following are specific with respect to FIGS. Many alternative optical device configurations can be used other than those described in. For this purpose, U.S. Patent Nos. 4,399,540, 4,905,243, 5,226,050, 5,559,816, 5,659,419, 5 No. 6,663,973, No. 5,761,236, No. 6,081,542, No. 6,061,382, No. 6,154,470, and No. 5,946,337, No. 5, Nos. 095,492, 5,684,822, 5,835,520, 5,852,627, 5,856,991, 5,898,725, 5,901, Nos. 163, 5,917,849, 5,970,082, 5,404,366, 4,975,919, 5,142,543 and 5,596,596. No. 5,802,094, No. 4,856,018, No. 5,970 082, No. 5,978,409, No. 5,999,318, No. 5,150,370 and No. 4,829,536, and German Patent DE298
No. 22,090.3, and any of the patent applications mentioned above and below herein, may be referred to to obtain line narrowing configurations that may be used in the preferred laser systems herein. Are each incorporated by reference into the description of the present application.

【0051】すでに論じられたように、劣化を受けやす
いかまたは損失を発生する共振器中には狭線幅化光学装
置がないのが好ましく、ここにはその代りに単一の輝線
(すなわち、λ1)を選択するための光学装置だけが使
用される。しかし、狭線幅化光学装置は、レーザ・チャ
ンバ中の全圧を調整/低減することによって行われる狭
線幅化及び/または帯域幅の調整と組み合わせた一層の
狭線幅化のために使用されることがある。例えば、自然
帯域幅は、バッファ・ガスの分圧を1000〜1500
mbarに低下させることによって0.5pmに調整さ
れることがある。帯域幅はそれから、共振器内かまたは
共振器の外部のいずれかの狭線幅化光学装置を使用して
0.2pmまたはそれ未満に縮小されることがある。そ
れゆえ、使用されうる狭線幅化光学装置の一般的な説明
が本出願で与えられている。例示の狭線幅化光学装置は
光学モジュール110、つまり後部光学モジュール中に
収容されており、屈折型または反射屈折型光リソグラフ
ィ撮像システムで使用されるような狭帯域レーザの場合
は、ビーム拡大器、任意選択のエタロン及び回折格子を
含み、それは比較的高度の分散を生ずる。狭線幅化パッ
ケージにはビーム拡大器と1つかそれ以上のエタロンと
が含まれ、それに共振反射器としてHRミラーが続くこ
とがある。 (光学材料)上記及び下記の全ての実施例では、いずれ
かの分散プリズム、いずれかのビーム拡大器のプリズ
ム、エタロン、レーザ窓及び出力結合器のために使用さ
れる材料は好適には、分子フッ素レーザの157nm出
力放出波長のような200nm未満の波長で高透過性で
あるものである。この材料はまた、最小の劣化作用で紫
外線光の長期間の照射(exposure)に耐えることができ
る。こうした材料の例にはCaF2、MgF2、Ba
2、LiF及びSrF2があり、場合によってはフッ素
ドープ石英(fluorine-doped quartz)が使用されるこ
ともある。また、全ての実施例で、多くの光学表面、特
にプリズムの光学表面は、反射損失を最小化しそれらの
寿命を延ばすために1つかそれ以上の光学表面上に反射
防止被覆を有することもあり、またそれを有しないこと
もある。 (パワー増幅器)例えば、上記で記載の狭線幅化発振器
の後にパワー増幅器が続き、発振器によって出力される
ビームのパワーを増大させることがある。発振−増幅器
構成の好適な特徴は、同じ譲受人に譲渡され引用によっ
て本出願の記載に援用される米国特許出願第09/59
9,130号及び第60/228,184号に記載され
ている。増幅器は放電チャンバ102と同じかまたは別
個である。増幅器での放電のタイミングを発振器から増
幅器への光パルスの到達に合わせるために、光学的また
は電気的遅延が使用されることがある。特に本発明に関
しては、分子フッ素レーザ発振器は、λ1で最大値、λ2
で最小値の透過干渉(transmission interference)を
有する有利な出力結合器を有し、以下にさらに詳細に説
明される。157nmビームは出力結合器から出力さ
れ、この実施例の増幅器に入射してビームのパワーが増
大される。すなわち、2次輝線λ2が高度に抑制され
た、高パワー(少なくとも数ワット〜10ワットを越え
る)で非常に狭い帯域幅のビームが達成される。
As already discussed, preferably there is no line narrowing optics in the susceptible or lossy resonator, instead of a single bright line (ie, Only the optics for selecting λ 1 ) are used. However, line narrowing optics are used for further line narrowing in combination with line narrowing and / or bandwidth adjustment performed by adjusting / reducing the total pressure in the laser chamber. May be done. For example, the natural bandwidth can be used to reduce the partial pressure of the buffer gas from 1000 to 1500.
It may be adjusted to 0.5 pm by lowering to mbar. The bandwidth may then be reduced to 0.2 pm or less using linewidth optics either inside the cavity or outside the cavity. Therefore, a general description of line narrowing optics that can be used is provided in this application. The exemplary line narrowing optics is housed in an optical module 110, a rear optics module, and a beam expander for narrow band lasers such as those used in refractive or catadioptric photolithography imaging systems. , Optional etalons and gratings, which produce a relatively high degree of dispersion. Narrow linewidth packages include a beam expander and one or more etalons, which may be followed by an HR mirror as a resonant reflector. Optical Materials In all of the above and below embodiments, the material used for any dispersing prism, any beam expander prism, etalon, laser window and output coupler is preferably a molecular It is highly transmissive at wavelengths less than 200 nm, such as the 157 nm output emission wavelength of a fluorine laser. The material can also withstand long-term exposure to ultraviolet light with minimal degradation. Examples of such materials include CaF 2 , MgF 2 , Ba
There are F 2 , LiF and SrF 2 , and in some cases fluorine-doped quartz may be used. Also, in all embodiments, many optical surfaces, especially prism optical surfaces, may have anti-reflective coatings on one or more optical surfaces to minimize reflection losses and extend their lifespan; It may not have it. Power Amplifier For example, a power amplifier may follow the line narrowing oscillator described above to increase the power of the beam output by the oscillator. Preferred features of the oscillator-amplifier configuration are described in U.S. patent application Ser. No. 09/59, assigned to the same assignee and incorporated herein by reference.
No. 9,130 and No. 60 / 228,184. The amplifier is the same or separate from the discharge chamber 102. Optical or electrical delays may be used to time the discharge at the amplifier with the arrival of light pulses from the oscillator to the amplifier. Particularly with regard to the present invention, the molecular fluorine laser oscillator, maximum at lambda 1, lambda 2
And has an advantageous output coupler with minimal transmission interference, as described in further detail below. The 157 nm beam is output from the output coupler and is incident on the amplifier of this embodiment to increase the power of the beam. That is, a high power (at least a few watts to more than 10 watts) and very narrow bandwidth beam with a highly suppressed secondary emission line λ 2 is achieved.

【0052】特に好適実施例に関しては、分子フッ素レ
ーザ発振器は、例えば0.5pm未満の非常に狭い帯域
幅を達成するために通常使用される光学装置なしで、λ
1の非常に狭い帯域の放出を生ずる有利なガス全圧、ま
たはガス組成を有する。157nmビームは出力結合器
から出力され、この実施例の増幅器に入射してビームの
パワーが増大される。すなわち、高パワー(少なくとも
数ワット〜10ワットを越える)でしかも、高度な非常
に狭い帯域幅の狭線幅化光学装置なしで非常に狭い帯域
幅のビーム(例えば、0.5pm未満)が達成される。
With respect to a particularly preferred embodiment, a molecular fluorine laser oscillator can be used without the optics commonly used to achieve very narrow bandwidths, eg, less than 0.5 pm.
It has an advantageous gas total pressure, or gas composition, that produces one very narrow band of emissions. The 157 nm beam is output from the output coupler and is incident on the amplifier of this embodiment to increase the power of the beam. That is, very narrow bandwidth beams (eg, less than 0.5 pm) are achieved without high power (at least over a few watts to more than 10 watts) and without advanced, very narrow bandwidth line narrowing optics. Is done.

【0053】本発明の例示図面と特定の実施例が説明さ
れ例示されたが、理解されるように本発明の範囲はここ
で議論された特定の実施例に制限されるものではない。
すなわち、実施例は制限的なものではなく例示的なもの
であるとみなされるべきであり、理解されるように、当
業者によって、特許請求の範囲に記載の本発明の範囲と
それと同等なものから逸脱することなしにこれらの実施
例の変形がなされうるものである。
While illustrative drawings and specific embodiments of the present invention have been described and illustrated, it will be understood that the scope of the present invention is not limited to the specific embodiments discussed herein.
That is, the examples should be considered illustrative rather than restrictive, and as will be appreciated, by those skilled in the art, the scope of the invention described in the claims and equivalents thereto. Variations of these embodiments may be made without departing from

【0054】さらに、特許請求の範囲の方法請求項(me
thod chaim)では、操作は選択された印刷上の順序に配
列されている。しかし、ステップの特定の順序が明記さ
れるかあるいは当業者によってそれが必要であると認め
られるもの以外は、その順序は印刷上の便宜のために選
択されそのように配置されたものであって、操作を行う
ための何らかの特定の順序を意味することを意図するも
のではない。
Further, the method claims (me
In the thod chaim), the operations are arranged in a selected typographical order. However, unless the specific order of the steps is specified or deemed necessary by one of ordinary skill in the art, the order is selected and arranged as such for printing convenience. , Is not intended to imply any particular order for performing the operations.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】約10mJの典型的なエネルギーで約0.6p
m±0.1pmの自然帯域幅を有する選択された輝線を
含む157nmビームを放出し、2500mbarより
高いガス混合物の圧力を有する分子フッ素レーザの概略
を例示する図である。
FIG. 1: about 0.6 p. With typical energy of about 10 mJ
FIG. 4 schematically illustrates a molecular fluorine laser emitting a 157 nm beam containing a selected emission line having a natural bandwidth of m ± 0.1 pm and having a gas mixture pressure greater than 2500 mbar.

【図2】約1mJの典型的なエネルギーで、約0.2p
mといった、0.5pmより低い帯域幅を有する選択さ
れ狭線幅化された輝線を含む157nmビームを放出す
る分子フッ素レーザの概略を例示する図である。
FIG. 2. At a typical energy of about 1 mJ, about 0.2 p
FIG. 4 schematically illustrates a molecular fluorine laser emitting a 157 nm beam including a selected narrowed emission line having a bandwidth of less than 0.5 pm, such as m.

【図3】約10mJのエネルギーで、約0.2pmとい
った、0.5pmより低い帯域幅を有する選択され狭線
幅化された輝線を含む157nmビームを発生する発振
−増幅器構成を含む分子フッ素レーザの概略を例示する
図である。
FIG. 3 shows a molecular fluorine laser including an oscillating-amplifier configuration that produces a 157 nm beam with a bandwidth of less than 0.5 pm, such as about 0.2 pm, at an energy of about 10 mJ. It is a figure which illustrates the outline of.

【図4】約10mJのエネルギーで、約0.2pmとい
った、0.5pmより低い自然帯域幅を有する選択され
た輝線を含む157nmビームを発生する低ガス圧力シ
ード発振−増幅器構成を含む分子フッ素レーザの概略を
例示する図である。
FIG. 4 shows a molecular fluorine laser including a low gas pressure seeded-amplifier configuration that produces a 157 nm beam containing selected emission lines having a natural bandwidth of less than 0.5 pm, such as about 0.2 pm, at an energy of about 10 mJ. It is a figure which illustrates the outline of.

【図5】(a)は図3の分子フッ素レーザによって放出
されるビームの帯域幅とスペクトル純度を定性的に例示
した図である。(b)は、図4の分子フッ素レーザによ
って放出されるビームの帯域幅とスペクトル純度を定性
的に例示した図である。
5A is a diagram qualitatively illustrating a bandwidth and a spectral purity of a beam emitted by the molecular fluorine laser of FIG. 3; (B) is a diagram qualitatively illustrating the bandwidth and spectral purity of a beam emitted by the molecular fluorine laser of FIG. 4.

【図6】(a)はF2レーザが1600mbarの低減
されたガス圧力で動作し、分光計の装置関数によるデコ
ンボリューションなしで約0.47pm未満の帯域幅を
有する場合の分子フッ素レーザ放出スペクトルを定量的
に例示する図である。(b)は、F2レーザが2500
〜3000mbarのガス圧力で動作し、約1pmの帯
域幅を有する場合の分子フッ素レーザ放出スペクトルを
定量的に例示する図である。
FIG. 6 (a) is a molecular fluorine laser emission spectrum when the F 2 laser operates at a reduced gas pressure of 1600 mbar and has a bandwidth of less than about 0.47 pm without deconvolution by the instrument function of the spectrometer. It is a figure which illustrates quantitatively. (B) shows that the F 2 laser is 2500
FIG. 4 quantitatively illustrates a molecular fluorine laser emission spectrum when operating at a gas pressure of 33000 mbar and having a bandwidth of about 1 pm.

【図7】レーザ管中のレーザ・ガス混合物の全圧に対す
るF2レーザ放出の帯域幅の依存性を例示する図であ
り、ほぼ一定のフッ素−バッファ・ガス分配でのレーザ
・ガス混合物の全圧の低下に伴う帯域幅の縮小を示す。
FIG. 7 illustrates the dependence of the bandwidth of the F 2 laser emission on the total pressure of the laser gas mixture in the laser tube, with the total of the laser gas mixture at substantially constant fluorine-buffer gas distribution. 4 shows the bandwidth reduction with decreasing pressure.

【図8】好適実施例による分子フッ素レーザ・システム
全体の概略を例示する図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating an outline of an entire molecular fluorine laser system according to a preferred embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…レーザ・チャンバ 2…輝線選択ユニット 3…出力結合ミラー 4…固体パルサ・モジュール(放電回路) 5…高反射ミラー 7…同期化モジュール 12…狭線幅化モジュール 14…増幅チャンバ 16…放電回路 18…シード管 20…放電回路(増幅器放電モジュール) 22…放電回路20の付属部 24…HR(高反射)ミラー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser chamber 2 ... Bright line selection unit 3 ... Output coupling mirror 4 ... Solid pulsar module (discharge circuit) 5 ... High reflection mirror 7 ... Synchronization module 12 ... Line narrowing module 14 ... Amplification chamber 16 ... Discharge circuit DESCRIPTION OF SYMBOLS 18 ... Seed tube 20 ... Discharge circuit (amplifier discharge module) 22 ... Attached part of discharge circuit 20 24 ... HR (high reflection) mirror

Claims (97)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 分子フッ素(F2)レーザ・システムで
あって、 放電回路に接続される多数の電極を内部に含むレーザ管
を含むシード発振器であって、前記レーザ管が約157
nm多重特性放出輝線の第1輝線を含むレーザ・ビーム
を生成するための光共振器の一部であり、前記レーザ管
が分子フッ素とバッファ・ガスとを含むガス混合物によ
って充填され、前記ガス混合物が、前記第1輝線を狭線
幅化するための追加の狭線幅化光学構成要素なしで0.
5pm未満の自然線幅を有する約157nmの前記第1
輝線を含むレーザ放出を生成させる結果となる圧力より
低い圧力であるシード発振器と、 前記シード発振器によって放出される前記ビームのパワ
ーを、アプリケーション工程のための所望のパワーまで
増大するためのパワー増幅器と、を含む分子フッ素レー
ザ・システム。
1. A seeded oscillator comprising: a molecular fluorine (F 2 ) laser system comprising a laser tube having a plurality of electrodes connected to a discharge circuit, wherein the laser tube is about 157.
a portion of an optical resonator for producing a laser beam comprising a first emission line of the nm multi-emission emission line, wherein said laser tube is filled with a gas mixture comprising molecular fluorine and a buffer gas; But without additional linewidth optical components to narrow the first bright line.
The first of about 157 nm having a natural line width of less than 5 pm;
A seed oscillator that is at a pressure lower than the pressure that results in the generation of a laser emission that includes an emission line; and a power amplifier to increase the power of the beam emitted by the seed oscillator to a desired power for an application process. , Including molecular fluorine laser systems.
【請求項2】 さらに、約157nmの前記のレーザの
前記多重特性放出輝線の1つかそれ以上の輝線を抑制す
るための少なくとも1つの輝線選択光学構成要素を含む
請求項1に記載のレーザ・システム。
2. The laser system of claim 1, further comprising at least one emission line selection optical component for suppressing one or more emission lines of the multi-characteristic emission line of the laser at about 157 nm. .
【請求項3】 前記多重特性放出輝線から前記第1輝線
だけが選択され、前記多重特性放出輝線のいずれかの他
の輝線が前記少なくとも1つの輝線選択光学構成要素に
よって抑制される請求項2に記載のレーザ・システム。
3. The method of claim 2, wherein only the first emission line is selected from the multiple characteristic emission lines, and any other emission line of the multiple characteristic emission lines is suppressed by the at least one emission line selection optical component. The laser system as described.
【請求項4】 分子フッ素レーザ・システムであって、 分子フッ素とバッファ・ガスとを含むガス混合物によっ
て充填される放電管と、 前記ガス混合物に電圧を印加するための放電回路に接続
される放電チャンバ中の複数の電極と、 約157nmの多重特性放出輝線の第1輝線を含むレー
ザ・ビームを生成する共振器と、 前記共振器によって生成される前記ビームのパワーを、
アプリケーション工程のための所望のパワーまで増大す
るパワー増幅器と、を含む分子フッ素レーザ・システム
において、 前記共振器が前記第1輝線の線幅をさらに狭線幅化する
追加の狭線幅化光学構成要素を含まないで、前記ガス混
合物が、前記レーザ・ビームが0.5pm未満の線幅を
有する約157nmの前記第1輝線を含むような十分に
低い全圧を有する分子フッ素レーザ・システム。
4. A molecular fluorine laser system, comprising: a discharge tube filled with a gas mixture comprising molecular fluorine and a buffer gas; and a discharge connected to a discharge circuit for applying a voltage to said gas mixture. A plurality of electrodes in a chamber, a resonator for producing a laser beam including a first emission line of a multi-characteristic emission line of about 157 nm, and a power of the beam generated by the resonator.
A power amplifier that increases to a desired power for an application process, wherein the resonator further narrows the linewidth of the first bright line. Molecular fluorine laser system, without any components, wherein the gas mixture has a sufficiently low total pressure such that the laser beam includes the first emission line of about 157 nm having a linewidth of less than 0.5 pm.
【請求項5】 前記共振器が、前記レーザ・システムの
約157nmの前記多重特性放出輝線の1つかそれ以上
の輝線を抑制する少なくとも1つの輝線選択光学構成要
素を含む請求項4に記載のレーザ・システム。
5. The laser of claim 4, wherein the resonator includes at least one line selection optical component that suppresses one or more of the approximately 157 nm multi-characteristic emission lines of the laser system. ·system.
【請求項6】 前記多重特性放出輝線から前記第1輝線
だけが選択され、前記多重特性放出輝線のいずれの他の
輝線も前記少なくとも1つの輝線選択光学構成要素によ
って抑制される請求項5に記載のレーザ・システム。
6. The method of claim 5, wherein only the first emission line is selected from the multiple characteristic emission lines, and any other emission line of the multiple characteristic emission lines is suppressed by the at least one emission line selection optical component. Laser system.
【請求項7】 前記ガス混合物圧力が2000mbar
未満である請求項1または4に記載のレーザ・システ
ム。
7. The gas mixture pressure is 2000 mbar.
5. The laser system according to claim 1 or 4, wherein
【請求項8】 前記所望のパワーが1〜15mJの間の
エネルギーに相当する請求項7に記載のレーザ・システ
ム。
8. The laser system according to claim 7, wherein the desired power corresponds to an energy between 1 and 15 mJ.
【請求項9】 前記第1輝線の前記線幅が0.4pm未
満である請求項1または4に記載のレーザ・システム。
9. The laser system according to claim 1, wherein the line width of the first bright line is less than 0.4 pm.
【請求項10】 前記ガス混合物圧力が1500mba
r未満である請求項9に記載のレーザ・システム。
10. The pressure of the gas mixture is 1500 mba.
10. The laser system of claim 9, wherein the value is less than r.
【請求項11】 前記所望のパワーが1〜15mJの間
のエネルギーに相当する請求項10に記載のレーザ・シ
ステム。
11. The laser system according to claim 10, wherein the desired power corresponds to an energy between 1 and 15 mJ.
【請求項12】 前記第1輝線の前記線幅が0.3pm
未満である請求項1または4に記載のレーザ・システ
ム。
12. The line width of the first bright line is 0.3 pm.
5. The laser system according to claim 1 or 4, wherein
【請求項13】 前記ガス混合物圧力が1300mba
r未満である請求項12に記載のレーザ・システム。
13. The gas mixture pressure is 1300 mba
13. The laser system of claim 12, wherein the value is less than r.
【請求項14】 前記所望のパワーが1〜15mJの間
のエネルギーに相当する請求項13に記載のレーザ・シ
ステム。
14. The laser system according to claim 13, wherein the desired power corresponds to an energy between 1 and 15 mJ.
【請求項15】 前記第1輝線の前記線幅が0.2pm
未満である請求項1または4に記載のレーザ・システ
ム。
15. The line width of the first bright line is 0.2 pm.
5. The laser system according to claim 1 or 4, wherein
【請求項16】 前記ガス混合物圧力が1000mba
r未満である請求項15に記載のレーザ・システム。
16. The pressure of the gas mixture is 1000 mba.
16. The laser system of claim 15, wherein the value is less than r.
【請求項17】 前記所望のパワーが1〜15mJの間
のエネルギーに相当する請求項16に記載のレーザ・シ
ステム。
17. The laser system according to claim 16, wherein the desired power corresponds to an energy between 1 and 15 mJ.
【請求項18】 前記第1輝線の前記線幅が0.15p
m未満である請求項1または4に記載のレーザ・システ
ム。
18. The line width of the first bright line is 0.15p.
The laser system according to claim 1 or 4, wherein the distance is less than m.
【請求項19】 前記ガス混合物圧力が800mbar
未満である請求項18に記載のレーザ・システム。
19. The gas mixture pressure is 800 mbar
19. The laser system according to claim 18, wherein
【請求項20】 前記所望のパワーが1〜15mJの間
のエネルギーに相当する請求項19に記載のレーザ・シ
ステム。
20. The laser system according to claim 19, wherein the desired power corresponds to an energy between 1 and 15 mJ.
【請求項21】 さらに、前記の放電管とガス処理ユニ
ットとの間にガスを流すため前記放電管に結合されるガ
ス処理ユニットと、前記ガス混合物に関連する1つかそ
れ以上のパラメータを制御するために前記ガス処理ユニ
ットと前記放電管との間のガスの流れを制御するプロセ
ッサと、を備える請求項1または4に記載のレーザ・シ
ステム。
21. A gas processing unit coupled to the discharge vessel for flowing gas between the discharge vessel and the gas processing unit, and one or more parameters associated with the gas mixture. 5. The laser system according to claim 1, further comprising a processor for controlling a gas flow between the gas processing unit and the discharge tube.
【請求項22】 分子フッ素レーザ・システムであっ
て、 分子フッ素とバッファ・ガスとを含むガス混合物によっ
て充填される放電管と、 前記ガス混合物に電圧を印加するための放電回路に接続
される放電チャンバ中の複数の電極と、 約157nmの多重特性放出輝線の第1輝線を含むレー
ザ・ビームを生成する共振器と、 前記共振器によって生成される前記ビームのパワーを、
アプリケーション工程のための所望のパワーまで増大さ
せるパワー増幅器と、を含む分子フッ素レーザ・システ
ムにおいて、 前記共振器は約157nmの前記第1輝線の線幅を狭線
幅化する少なくとも1つの狭線幅化光学構成要素を含
み、また、 前記ガス混合物は、狭線幅化された前記第1輝線が0.
2pm未満の線幅を有するような十分に低い全圧を有す
る分子フッ素レーザ・システム。
22. A molecular fluorine laser system, comprising: a discharge tube filled with a gas mixture comprising molecular fluorine and a buffer gas; and a discharge connected to a discharge circuit for applying a voltage to said gas mixture. A plurality of electrodes in a chamber, a resonator for producing a laser beam including a first emission line of a multi-characteristic emission line of about 157 nm, and a power of the beam generated by the resonator.
A power amplifier that increases to a desired power for an application process, wherein the resonator has at least one narrow linewidth that narrows a linewidth of the first bright line of about 157 nm. The gas mixture may further include a first bright line having a reduced line width.
A molecular fluorine laser system having a sufficiently low total pressure to have a line width of less than 2 pm.
【請求項23】 前記共振器は、前記レーザ・システム
の約157nmの前記多重特性放出輝線の1つかそれ以
上の輝線を抑制するための少なくとも1つの輝線選択光
学構成要素を含む請求項22に記載のレーザ・システ
ム。
23. The resonator of claim 22, wherein the resonator includes at least one line selection optical component for suppressing one or more of the approximately 157 nm multi-characteristic emission lines of the laser system. Laser system.
【請求項24】 前記多重特性放出輝線から前記第1輝
線だけが選択され、前記多重特性放出輝線のいずれの他
の輝線も前記少なくとも1つの輝線選択光学構成要素に
よって抑制される請求項23に記載のレーザ・システ
ム。
24. The method of claim 23, wherein only the first emission line is selected from the multiple emission lines and any other emission line of the multiple emission lines is suppressed by the at least one emission line selection optical component. Laser system.
【請求項25】 前記ガス混合物圧力が2000mba
r未満である請求項22に記載のレーザ・システム。
25. The gas mixture pressure is 2000 mba.
23. The laser system according to claim 22, which is less than r.
【請求項26】 前記所望のパワーが1〜15mJの間
のエネルギーに相当する請求項25に記載のレーザ・シ
ステム。
26. The laser system according to claim 25, wherein the desired power corresponds to an energy between 1 and 15 mJ.
【請求項27】 前記第1輝線の前記線幅が0.15p
m未満である請求項22に記載のレーザ・システム。
27. The line width of the first bright line is 0.15p.
23. The laser system of claim 22, wherein the distance is less than m.
【請求項28】 前記第1輝線の前記線幅が0.10p
m未満である請求項22に記載のレーザ・システム。
28. The line width of the first bright line is 0.10 p.
23. The laser system of claim 22, wherein the distance is less than m.
【請求項29】 前記ガス混合物圧力が1500mba
r未満である請求項22,27または28のいずれか1
項に記載のレーザ・システム。
29. The pressure of the gas mixture is 1500 mba
29. Any one of claims 22, 27 or 28 that is less than r
A laser system according to item 4.
【請求項30】 前記所望のパワーが1〜15mJの間
のエネルギーに相当する請求項29に記載のレーザ・シ
ステム。
30. The laser system according to claim 29, wherein the desired power corresponds to an energy between 1 and 15 mJ.
【請求項31】 前記ガス混合物圧力が1000mba
r未満である請求項22,27または28のいずれか1
項に記載のレーザ・システム。
31. The pressure of the gas mixture is 1000 mba.
29. Any one of claims 22, 27 or 28 that is less than r
A laser system according to item 4.
【請求項32】 前記所望のパワーが1〜15mJの間
のエネルギーに相当する請求項31に記載のレーザ・シ
ステム。
32. The laser system according to claim 31, wherein the desired power corresponds to an energy between 1 and 15 mJ.
【請求項33】 さらに、 前記放電管とガス処理ユニットとの間にガスを流すため
の前記放電管に結合されるガス処理ユニットと、 前記ガス混合物に関連する1つかそれ以上のパラメータ
を制御するために前記ガス処理ユニットと前記放電管と
の間のガスの流れを制御するプロセッサとを含む請求項
22に記載のレーザ・システム。
33. A gas processing unit coupled to the discharge tube for flowing gas between the discharge tube and the gas processing unit; and controlling one or more parameters associated with the gas mixture. 23. The laser system of claim 22, including a processor for controlling the flow of gas between the gas processing unit and the discharge tube for the purpose.
【請求項34】 分子フッ素レーザ・システムであっ
て、 分子フッ素とバッファ・ガスとを含むガス混合物によっ
て充填される放電管と、 前記ガス混合物に電圧を印加するための放電回路に接続
される放電チャンバ中の複数の電極と、 約157nmの多重特性放出輝線の第1輝線を含むレー
ザ・ビームを生成する共振器と、 前記放電管とガス処理ユニットとの間にガスを流すため
前記放電管に結合されるガス処理ユニットと、 前記ガス混合物に関連する1つかそれ以上のパラメータ
を制御するために前記ガス処理ユニットと前記放電管と
の間のガスの流れを制御するプロセッサと、前記共振器
によって生成される前記ビームのパワーを、アプリケー
ション工程のための所望のパワーまで増大させるパワー
増幅器と、を含む分子フッ素レーザ・システムにおい
て、 前記ガス混合物が、前記レーザ・ビームが0.5pm未
満の線幅を有する約157nmの前記第1輝線を含むよ
うな十分に低い全圧を有する分子フッ素レーザ・システ
ム。
34. A molecular fluorine laser system, comprising: a discharge tube filled with a gas mixture comprising molecular fluorine and a buffer gas; and a discharge connected to a discharge circuit for applying a voltage to said gas mixture. A plurality of electrodes in a chamber; a resonator for generating a laser beam including a first emission line of a multi-characteristic emission line of about 157 nm; and a discharge tube for flowing gas between the discharge tube and a gas processing unit. A gas processing unit coupled; a processor for controlling a gas flow between the gas processing unit and the discharge vessel to control one or more parameters associated with the gas mixture; and a resonator. A power amplifier for increasing the power of the beam generated to a desired power for an application process. In the system, the gas mixture, the molecular fluorine laser system having a sufficiently low total pressure, such as including the first emission line of approximately 157nm that said laser beam has a linewidth of less than 0.5 pm.
【請求項35】 前記共振器は、前記レーザ・システム
の約157nmの前記多重特性放出輝線の1つかそれ以
上の輝線を抑制する少なくとも1つの輝線選択光学構成
要素を含む請求項34に記載のレーザ・システム。
35. The laser of claim 34, wherein the resonator includes at least one line selection optical component that suppresses one or more of the approximately 157 nm multi-characteristic emission lines of the laser system. ·system.
【請求項36】 前記多重特性放出輝線から前記第1輝
線だけが選択され、前記多重特性放出輝線のいずれの他
の輝線も前記少なくとも1つの輝線選択光学構成要素に
よって抑制される請求項35に記載のレーザ・システ
ム。
36. The method of claim 35, wherein only the first emission line is selected from the multiple characteristic emission lines, and any other emission line of the multiple characteristic emission lines is suppressed by the at least one emission line selection optical component. Laser system.
【請求項37】 前記共振器は前記第1輝線の前記線幅
をさらに狭線幅化する追加の狭線幅化光学構成要素を含
まない請求項34に記載のレーザ・システム。
37. The laser system of claim 34, wherein the resonator does not include an additional line narrowing optical component that further narrows the line width of the first bright line.
【請求項38】 前記共振器は前記第1輝線の前記線幅
をさらに狭線幅化するための少なくとも1つの追加の狭
線幅化光学構成要素を含む請求項34に記載のレーザ・
システム。
38. The laser of claim 34, wherein the resonator includes at least one additional line narrowing optical component for further narrowing the line width of the first bright line.
system.
【請求項39】 前記ガス混合物圧力が2000mba
r未満である請求項34に記載のレーザ・システム。
39. The pressure of the gas mixture is 2000 mba.
35. The laser system according to claim 34, which is less than r.
【請求項40】 前記所望のパワーが1〜15mJの間
のエネルギーに相当する請求項39に記載のレーザ・シ
ステム。
40. The laser system according to claim 39, wherein the desired power corresponds to an energy between 1 and 15 mJ.
【請求項41】 前記線幅が0.4pm未満である請求
項34に記載のレーザ・システム。
41. The laser system according to claim 34, wherein said line width is less than 0.4 pm.
【請求項42】 前記ガス混合物圧力が1500mba
r未満である請求項41に記載のレーザ・システム。
42. The pressure of the gas mixture is 1500 mba.
42. The laser system according to claim 41, wherein r is less than r.
【請求項43】 前記所望のパワーが1〜15mJの間
のエネルギーに相当する請求項42に記載のレーザ・シ
ステム。
43. The laser system according to claim 42, wherein said desired power corresponds to an energy between 1 and 15 mJ.
【請求項44】 分子フッ素レーザ・システムであっ
て、 分子フッ素とバッファ・ガスとを含むガス混合物によっ
て充填される放電管と、 前記ガス混合物に電圧を印加するための放電回路に接続
される放電チャンバ中の複数の電極と、 約157nmの多重特性放出輝線の第1輝線を含むレー
ザ・ビームを生成する共振器と、 前記放電管とガス処理ユニットとの間にガスを流すため
前記放電管に結合されるガス処理ユニットと、 前記ガス混合物に関連する1つかそれ以上のパラメータ
を制御するために前記ガス処理ユニットと前記放電管と
の間の前記ガスの流れを制御するプロセッサと、を含む
分子フッ素レーザ・システムにおいて、 前記ガス混合物が、前記レーザ・ビームが0.5pm未
満の線幅を有する約157nmの前記第1輝線を含むよ
うな十分に低い全圧を有する分子フッ素レーザ・システ
ム。
44. A molecular fluorine laser system, comprising: a discharge tube filled with a gas mixture comprising molecular fluorine and a buffer gas; and a discharge connected to a discharge circuit for applying a voltage to said gas mixture. A plurality of electrodes in a chamber; a resonator for producing a laser beam including a first emission line of a multi-characteristic emission emission line of about 157 nm; A molecule comprising: a combined gas processing unit; and a processor for controlling a flow of the gas between the gas processing unit and the discharge vessel to control one or more parameters associated with the gas mixture. In a fluorine laser system, the gas mixture includes the first bright line of about 157 nm, wherein the laser beam has a line width of less than 0.5 pm. A molecular fluorine laser system with a sufficiently low total pressure.
【請求項45】 前記共振器は、前記レーザ・システム
の約157nmの前記多重特性放出輝線の1つかそれ以
上の輝線を抑制するための少なくとも1つの輝線選択光
学構成要素を含む請求項44に記載のレーザ・システ
ム。
45. The resonator of claim 44, wherein the resonator includes at least one line selection optical component for suppressing one or more of the approximately 157 nm multi-characteristic emission lines of the laser system. Laser system.
【請求項46】 前記多重特性放出輝線から前記第1輝
線だけが選択され、前記多重特性放出輝線のいずれの他
の輝線も前記少なくとも1つの輝線選択光学構成要素に
よって抑制される請求項45に記載のレーザ・システ
ム。
46. The method of claim 45, wherein only the first emission line is selected from the multiple emission lines and any other emission line of the multiple emission lines is suppressed by the at least one emission line selection optical component. Laser system.
【請求項47】 前記共振器は、前記第1輝線の前記線
幅をさらに狭線幅化するための追加の狭線幅化光学構成
要素を含まない請求項44に記載のレーザ・システム。
47. The laser system of claim 44, wherein the resonator does not include additional line narrowing optics to further narrow the line width of the first bright line.
【請求項48】 前記共振器は、前記第1輝線の前記線
幅をさらに狭線幅化するための少なくとも1つの追加の
狭線幅化光学構成要素を含む請求項44に記載のレーザ
・システム。
48. The laser system of claim 44, wherein the resonator includes at least one additional line narrowing optical component for further narrowing the line width of the first bright line. .
【請求項49】 前記ガス混合物圧力が2000mba
r未満である請求項44に記載のレーザ・システム。
49. The gas mixture having a pressure of 2000 mba
47. The laser system of claim 44, wherein said laser system is less than r.
【請求項50】 前記第1輝線の前記線幅が0.4pm
未満である請求項44に記載のレーザ・システム。
50. The line width of the first bright line is 0.4 pm
46. The laser system of claim 44, wherein
【請求項51】 前記ガス混合物圧力が1500mba
r未満である請求項50に記載のレーザ・システム。
51. The pressure of the gas mixture is 1500 mba
51. The laser system according to claim 50, wherein r is less than r.
【請求項52】 さらに、前記共振器によって生成され
る前記ビームのパワーを、アプリケーション工程のため
の所望のパワーまで増大させるパワー増幅器を含む請求
項44〜51のいずれか1項に記載のレーザ・システ
ム。
52. The laser of any one of claims 44 to 51, further comprising a power amplifier for increasing the power of the beam generated by the resonator to a desired power for an application process. system.
【請求項53】 分子フッ素レーザ・システムの帯域幅
を制御する方法であって、 前記レーザ・システムを動作させるステップと、 前記レーザ・システムの出力ビームの前記帯域幅を監視
するステップと、 前記出力ビームが0.5pm未満の線幅を有する約15
7nmの多重特性放出輝線の第1輝線を含むような十分
に低い所定の圧力に前記レーザ・システムのレーザ管中
のガス混合物の圧力を制御するステップと、 前記共振器によって生成される前記ビームのパワーを、
アプリケーション工程のための所望のパワーまで増大さ
せるための前記出力ビームを増幅するステップと、含む
分子フッ素レーザ・システムの帯域幅を制御する方法。
53. A method for controlling the bandwidth of a molecular fluorine laser system, comprising: operating the laser system; monitoring the bandwidth of an output beam of the laser system; The beam has a line width of less than 0.5 pm
Controlling the pressure of the gas mixture in the laser tube of the laser system to a predetermined low enough pressure to include a first one of the 7 nm multi-characteristic emission lines; Power,
Amplifying the output beam to increase to a desired power for an application process, and a method of controlling the bandwidth of a molecular fluorine laser system.
【請求項54】 さらに、前記レーザ・システムの約1
57nmの前記多重特性放出輝線の1つかそれ以上の輝
線を抑制するためのステップを含む請求項53に記載の
方法。
54. The method of claim 1, further comprising the step of:
54. The method of claim 53, comprising the step of suppressing one or more of the multiple characteristic emission lines at 57 nm.
【請求項55】 前記の抑制ステップが、約157nm
の前記多重特性放出輝線の前記第1輝線以外の全ての輝
線を抑制するステップを含む請求項53に記載の方法。
55. The method as recited in claim 55, wherein the suppressing step is performed at about 157 nm.
54. The method of claim 53, comprising suppressing all but the first emission line of the multi-characteristic emission line of.
【請求項56】 前記方法が、追加の狭線幅化光学構成
要素を使用して前記第1輝線の前記線幅をさらに狭線幅
化するステップを含まない請求項53に記載の方法。
56. The method of claim 53, wherein the method does not include using an additional line narrowing optical component to further narrow the line width of the first bright line.
【請求項57】 さらに、追加の狭線幅化光学構成要素
を使用して前記第1輝線の前記線幅をさらに狭線幅化す
るステップを含む請求項53に記載の方法。
57. The method of claim 53, further comprising the step of further narrowing the line width of the first bright line using an additional line narrowing optical component.
【請求項58】 前記のガス混合物圧力制御ステップ
が、前記圧力を2000mbar未満に制御するステッ
プを含む請求項53に記載の方法。
58. The method of claim 53, wherein said controlling the gas mixture pressure comprises controlling said pressure to less than 2000 mbar.
【請求項59】 前記第1輝線の前記線幅が0.4pm
未満である請求項53に記載の方法。
59. The line width of the first bright line is 0.4 pm
54. The method of claim 53 that is less than.
【請求項60】 前記ガス混合物の圧力が1500mb
ar未満である請求項59に記載の方法。
60. The pressure of the gas mixture is 1500 mb
60. The method according to claim 59, which is less than ar.
【請求項61】 前記所望のパワーが1〜15mJの間
のエネルギーに相当する請求項53,58または60の
いずれか1項に記載の方法。
61. A method according to any one of claims 53, 58 or 60, wherein the desired power corresponds to an energy between 1 and 15 mJ.
【請求項62】 分子フッ素レーザ・システムの帯域幅
を制御する方法であって、 前記レーザ・システムを動作させるステップと、 前記レーザ・システムの出力ビームの前記帯域幅を監視
するステップと、 前記出力ビームが0.5pm未満の線幅を有する約15
7nmの多重特性放出輝線の第1輝線を含むような十分
に低い所定の圧力に前記レーザ・システムのレーザ管中
のガス混合物の圧力を制御するステップと、を含む分子
フッ素レーザ・システムの帯域幅を制御する方法。
62. A method for controlling the bandwidth of a molecular fluorine laser system, comprising: operating the laser system; monitoring the bandwidth of an output beam of the laser system; The beam has a line width of less than 0.5 pm
Controlling the pressure of the gas mixture in the laser tube of the laser system to a predetermined low enough pressure to include a first one of the 7 nm multi-emission emission lines. How to control.
【請求項63】 さらに、共振器によって生成される前
記ビームのパワーを、アプリケーション工程のための所
望のパワーまで増大させるための前記出力ビームを増幅
するステップを含む請求項62に記載の方法。
63. The method of claim 62, further comprising amplifying the output beam to increase the power of the beam generated by a resonator to a desired power for an application process.
【請求項64】 前記所望のパワーが1〜15mJの間
のエネルギーに相当する請求項63に記載の方法。
64. The method of claim 63, wherein said desired power corresponds to an energy between 1 and 15 mJ.
【請求項65】 さらに、前記レーザ・システムの約1
57nmの前記多重特性放出輝線の1つかそれ以上の輝
線を抑制するステップを含む請求項62に記載の方法。
65. The method of claim 1, further comprising:
63. The method of claim 62, comprising suppressing one or more of the 57nm multi-characteristic emission lines.
【請求項66】 前記方法が、追加の狭線幅化光学構成
要素を使用して前記第1輝線の前記線幅をさらに狭線幅
化するステップを含まない請求項62に記載の方法。
66. The method of claim 62, wherein the method does not include the step of further narrowing the line width of the first bright line using an additional line narrowing optical component.
【請求項67】 さらに、追加の狭線幅化光学構成要素
を使用して前記第1輝線の前記線幅をさらに狭線幅化す
るステップを含む請求項62に記載の方法。
67. The method of claim 62, further comprising using an additional line narrowing optical component to further narrow the line width of the first bright line.
【請求項68】 前記ガス混合物の圧力が1500mb
ar未満である請求項62に記載の方法。
68. The pressure of the gas mixture is 1500 mb
63. The method of claim 62, which is less than ar.
【請求項69】 分子フッ素レーザ・システムの帯域幅
を制御する方法であって、前記レーザ・システムを動作
させるステップと、出力ビームが0.5pm未満の線幅
を有する約157nmの多重特性放出輝線の第1輝線を
含むような十分に低い所定の圧力に前記レーザ・システ
ムのレーザ管中のガス混合物の圧力を制御するステップ
と、を含む分子フッ素レーザ・システムの帯域幅を制御
する方法。
69. A method of controlling the bandwidth of a molecular fluorine laser system, comprising the steps of operating the laser system; and wherein the output beam has a multi-characteristic emission line of about 157 nm having a linewidth of less than 0.5 pm Controlling the pressure of the gas mixture in the laser tube of the laser system to a predetermined pressure sufficiently low to include the first emission line of the method.
【請求項70】 さらに、前記レーザ・システムの前記
出力ビームの前記帯域幅を監視するステップを含む請求
項69に記載の方法。
70. The method of claim 69, further comprising monitoring the bandwidth of the output beam of the laser system.
【請求項71】 さらに、共振器によって生成される前
記ビームのパワーを、アプリケーション工程のための所
望のパワーまで増大させるための前記出力ビームを増幅
するステップを含む請求項69に記載の方法。
71. The method of claim 69, further comprising amplifying the output beam to increase the power of the beam generated by a resonator to a desired power for an application process.
【請求項72】 前記所望のパワーが1〜15mJの間
のエネルギーに相当する請求項71に記載の方法。
72. The method of claim 71, wherein the desired power corresponds to an energy between 1 and 15 mJ.
【請求項73】 さらに、前記レーザ・システムの約1
57nmの前記多重特性放出輝線の1つかそれ以上の輝
線を抑制するステップを含む請求項69に記載の方法。
73. The method of claim 1, further comprising:
70. The method of claim 69, comprising suppressing one or more of the multiple characteristic emission lines at 57nm.
【請求項74】 前記方法が、追加の狭線幅化光学構成
要素を使用して前記第1輝線の前記線幅をさらに狭線幅
化するステップを含まない請求項69に記載の方法。
74. The method of claim 69, wherein the method does not include the step of further narrowing the line width of the first bright line using an additional line narrowing optical component.
【請求項75】 さらに、追加の狭線幅化光学構成要素
を使用して前記第1輝線の前記線幅をさらに狭線幅化す
るステップを含む請求項69に記載の方法。
75. The method of claim 69, further comprising the step of further narrowing the line width of the first bright line using an additional line narrowing optical component.
【請求項76】 前記ガス混合物の圧力が1500mb
ar未満である請求項69に記載の方法。
76. The pressure of the gas mixture is 1500 mb
70. The method of claim 69, which is less than ar.
【請求項77】 低圧力ガス・ランプと光増幅器とを含
むエキシマまたは分子フッ素レーザ・ビーム生成システ
ムの帯域幅を制御する方法であって、 前記レーザ・システムを動作させるステップと、 前記ランプによって放出される放射線の前記帯域幅を監
視するステップと、 出力ビームが0.5pm未満の線幅を有する輝線を含む
ような十分に低い所定の圧力に前記レーザ・システムの
前記ガス・ランプ中のガス混合物の圧力を制御するステ
ップと、 前記ランプによって生成される前記ビームのパワーを、
アプリケーション工程のための所望のパワーまで増大さ
せるための前記ガス・ランプによって放出される前記放
射線を増幅するステップと、を含むエキシマまたは分子
フッ素レーザ・ビーム生成システムの帯域幅を制御する
方法。
77. A method for controlling the bandwidth of an excimer or molecular fluorine laser beam generation system including a low pressure gas lamp and an optical amplifier, the method comprising: operating the laser system; and emitting by the lamp. Monitoring the bandwidth of the applied radiation; and a gas mixture in the gas lamp of the laser system to a predetermined pressure sufficiently low that the output beam comprises an emission line having a linewidth of less than 0.5 pm. Controlling the pressure of the beam; and
Amplifying the radiation emitted by the gas lamp to increase to a desired power for the application process. A method for controlling the bandwidth of an excimer or molecular fluorine laser beam generation system.
【請求項78】 前記ランプの前記のガス圧力が200
0mbar未満になるよう制御される請求項77に記載
の方法。
78. The gas pressure of the lamp is 200
78. The method of claim 77, wherein the method is controlled to be less than 0 mbar.
【請求項79】 前記輝線の前記線幅が0.4pm未満
である請求項77に記載の方法。
79. The method of claim 77, wherein said line width of said bright line is less than 0.4 pm.
【請求項80】 前記ランプの前記のガス圧力が150
0mbar未満になるよう制御される請求項79に記載
の方法。
80. The gas pressure of the lamp is 150
80. The method of claim 79, wherein the method is controlled to be less than 0 mbar.
【請求項81】 前記所望のパワーが1〜15mJの間
のエネルギーに相当する請求項77〜80のいずれか1
項に記載の方法。
81. The method according to claim 77, wherein the desired power corresponds to an energy between 1 and 15 mJ.
The method described in the section.
【請求項82】 エキシマまたは分子フッ素(F2)レ
ーザ・システムであって、 少なくとも分子フッ素を含むガス混合物によって充填さ
れるシード放射線生成エキシマまたは分子フッ素ガス・
ランプであって、前記ガス混合物が、0.5pm未満の
自然線幅を有するシード放射線放出を生成する結果とな
る圧力より低い圧力であるシード放射線生成エキシマま
たは分子フッ素ガス・ランプと、 前記シード放射線生成ガス・ランプによって放出される
前記放射線のパワーを、アプリケーション工程のための
所望のパワーまで増大させるためのパワー増幅器と、を
含むエキシマまたは分子フッ素レーザ・システム。
82. An excimer or molecular fluorine (F 2 ) laser system comprising: a seed radiation producing excimer or molecular fluorine gas filled with a gas mixture comprising at least molecular fluorine.
A seed radiation producing excimer or molecular fluorine gas lamp, wherein the gas mixture is at a pressure lower than a pressure that results in producing a seed radiation emission having a natural linewidth of less than 0.5 pm; An excimer or molecular fluorine laser system comprising: a power amplifier for increasing the power of the radiation emitted by the product gas lamp to a desired power for the application process.
【請求項83】 分子フッ素(F2)レーザ・システム
であって、 少なくとも分子フッ素を含むガス混合物によって充填さ
れるシード放射線生成分子フッ素ガス・ランプであっ
て、前記ガス混合物が、0.5pm未満の自然線幅を有
する輝線を含む約157nmのシード放射線放出を生成
する結果となる圧力より低い圧力であるシード放射線生
成分子フッ素ガス・ランプと、 前記輝線のパワーを、アプリケーション工程のための所
望のパワーまで増大させるパワー増幅器と、を含む分子
フッ素レーザ・システム。
83. A molecular fluorine (F 2 ) laser system, comprising: a seed radiation producing molecular fluorine gas lamp filled with a gas mixture comprising at least molecular fluorine, wherein the gas mixture is less than 0.5 pm. A seed radiation producing molecular fluorine gas lamp having a pressure lower than a pressure that results in producing a seed radiation emission of about 157 nm comprising a bright line having a natural line width of: And a power amplifier to increase power.
【請求項84】 前記ガス混合物の圧力が2000mb
ar未満である請求項82または83に記載のレーザ・
システム。
84. The pressure of the gas mixture is 2000 mb
84. The laser of claim 82 or 83, wherein
system.
【請求項85】 前記所望のパワーが1〜15mJの間
のエネルギーに相当する請求項84に記載のレーザ・シ
ステム。
85. The laser system of claim 84, wherein said desired power corresponds to an energy between 1 and 15 mJ.
【請求項86】 前記輝線の前記線幅が0.4pm未満
である請求項82または83に記載のレーザ・システ
ム。
86. The laser system according to claim 82, wherein the line width of the bright line is less than 0.4 pm.
【請求項87】 前記ガス混合物の圧力が1500mb
ar未満である請求項86に記載のレーザ・システム。
87. The pressure of the gas mixture is 1500 mb
87. The laser system of claim 86, wherein said laser system is less than ar.
【請求項88】 前記所望のパワーが1〜15mJの間
のエネルギーに相当する請求項87に記載のレーザ・シ
ステム。
88. The laser system of claim 87, wherein the desired power corresponds to an energy between 1 and 15 mJ.
【請求項89】 前記輝線の前記線幅が0.3pm未満
である請求項82または83に記載のレーザ・システ
ム。
89. The laser system according to claim 82, wherein the line width of the bright line is less than 0.3 pm.
【請求項90】 前記ガス混合物の圧力が1300mb
ar未満である請求項89に記載のレーザ・システム。
90. The pressure of the gas mixture is 1300 mb
90. The laser system of claim 89, wherein said laser system is less than ar.
【請求項91】 前記所望のパワーが1〜15mJの間
のエネルギーに相当する請求項90に記載のレーザ・シ
ステム。
91. The laser system of claim 90, wherein said desired power corresponds to an energy between 1 and 15 mJ.
【請求項92】 前記輝線の前記線幅が0.2pm未満
である請求項82または83に記載のレーザ・システ
ム。
92. The laser system according to claim 82, wherein the line width of the bright line is less than 0.2 pm.
【請求項93】 前記ガス混合物の圧力が1000mb
ar未満である請求項92に記載のレーザ・システム。
93. The pressure of the gas mixture is 1000 mb
93. The laser system of claim 92, wherein said laser system is less than ar.
【請求項94】 前記所望のパワーが1〜15mJの間
のエネルギーに相当する請求項93に記載のレーザ・シ
ステム。
94. The laser system of claim 93, wherein said desired power corresponds to an energy between 1 and 15 mJ.
【請求項95】 前記第1輝線の前記線幅が0.15p
m未満である請求項82または83に記載のレーザ・シ
ステム。
95. The line width of the first bright line is 0.15p.
84. The laser system of claim 82 or 83, wherein the distance is less than m.
【請求項96】 前記ガス混合物の圧力が800mba
r未満である請求項95に記載のレーザ・システム。
96. The pressure of the gas mixture is 800 mba
97. The laser system of claim 95, wherein said laser system is less than r.
【請求項97】 前記所望のパワーが1〜15mJの間
のエネルギーに相当する請求項96に記載のレーザ・シ
ステム。
97. The laser system of claim 96, wherein said desired power corresponds to an energy between 1 and 15 mJ.
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